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气压传感器原理

2017-10-13
类别:基础知识
eye 589
文章创建人 拍明

  气压传感器原理

  气压传感器是用于测量气体的绝对压强的仪器,主要适用于与气体压强相关的物理实验,如气体定律等,也可以在生物和化学实验中测量干燥、无腐蚀性的气体压强。

  一、气压传感器原理- -简介

  传感器,国家标准GB7665-87对其的定义为:由敏感元件和转换元件构成的能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。气压传感器,用于感受气体压强并将其以其他形式进行输出,主要用于完成对气体绝对压强的检测,一般用于气体压强相关的各类实验中。

气压传感器原理.png

  二、气压传感器原理

  空气压缩机的气压传感器主要由薄膜、顶针和一个柔性电阻器来完成对气压的检测与转换功能。薄膜对气压强弱的变化异常敏感,一旦感应到气压的变化就会发生变形并带动顶针动作,这一系列动作将改变柔性电阻的电阻值,将气压的变化转换为电阻阻值的变化以电信号的形式呈现出来,之后对该电信号进行相应处理并输出给计算机呈现出来。

  还有的气压传感器利用变容式硅膜盒来完成对气压的检测。当气压发生变化时引发变容式硅膜盒发生形变并带动硅膜盒内平行板电容器电容量的变化,从而将气压变化以电信号形式输出,经相应处理后传送至计算机得以展现。

气压传感器原理.png

  三、气压传感器原理- -应用

  气压传感器用于测量气体压强,表面上看来我们并不关心压强到底是多少,貌似毫无用处,但事实却不是酱紫的。对于好登山者而言,可以根据手机中力传感器测量气压进而计算出目前所处的海拔高度;气压传感器还可用于辅助导航,减少在高架桥上进行导航时的失误;在无信号地带时,也可根据气压传感器,同时配合加速计、陀螺仪等设备实现精确定位。现在你还觉得气压传感器毫无用处吗?

  数字气压传感器

  高精度气压传感器一般是利用MEMS技术在单晶硅片上加工出真空腔体和惠斯登电桥,惠斯登电桥桥臂两端的输出电压与施加的压力成正比,经过温度补偿和校准后具有体积小,精度高,响应速度快,不受温度变化影响的特点。输出方式一般为模拟电压输出和数字信号输出两种,其中数字信号输出方式由于和单片机连接方便,是市场上的主流。

  气压传感器主要用来测量气体的压强大小,其中一个大气压量程的气压传感器通常用来测量天气的变化和利用气压和海拔高度的对应关系用于海拔高度的测量。

  虽然GPS接收机上很少见到气压传感器的身影,但其实高精度气压传感器GPS接收机上可以有很广泛的应用。

  应用实例

  手机GPS测海拔高度

  气压传感器首次在智能手机上使用是在Galaxy Nexus上,而之后推出的一些Android旗舰手机里也包含了这一传感器,像Galaxy SIII、Galaxy Note2也都有。

  对于喜欢登山的人来说,都会非常关心自己所处的高度。海拔高度的测量方法,一般常用的有2种方式,一是通过GPS全球定位系统,二是通过测出大气压,然后根据气压值计算出海拔高度。

  由于受到技术和其它方面原因的限制,GPS计算海拔高度一般误差都会有十米左右,而如果在树林里或者是在悬崖下面时,有时候甚至接收不到GPS卫星信号。

  而气压的方式可选择的范围会广些,而且可以把成本可以控制在比较低的水平。另外像Galaxy Nexus等手机的气压传感器还包括温度传感器,它可以捕捉到温度来对结果进行修正,以增加测量结果的精度。

  所以在手机原有GPS的基础上再增加气压传感器的功能,可以让的三维定位更加精准。

  在智能手机中的应用

  我们用的智能机都使用了气压传感器,很多用户不知道气压传感器是什么东西,认识比较陌生,对于气压传感器有什么样的用途,下面是传感器交易网为您整理的。

  对于爱登高的人来说如何知道自己所处的海拔呢?你可能会说,通过GPS全球定位系统来计算表海拔,但是由于存在十米左右的较大误差,以及GPS卫星信号接收不能够保障等问题。因此这种方法会带给人们很多不便,那么不妨试试你手机中的压力传感器吧。

  你可以通过压力传感器里测量大气压,进而根据气压值计算出海拔高度,同时还能够根据温度传感器数据来结果进行修正,以得到更精确的数据,同时成本会更低。

  如果说用压力传感器来计算海拔算是一项不错的应用,那么利用压力传感器来辅助导航,你是不是会觉得惊讶呢?由于导航仪市场较为混乱,产品质量良莠不齐,因此经常会出现导航仪瞎指挥的现状。如你在高架桥上时GPS却可能会指挥你转弯,但其实并没有转弯出口。这往往是由于GPS存在误差,不能够判断车子在高架桥上还是桥下所致。但如果再加上气压传感器,测量出所处的高度,就能够将误差降低到1米左右,随着精度提升导航也将变得更加精确。

  同时当用户处于楼宇内时,内置感应器可能会无法接收到GPS信号,从而不能够识别地理位置。配合气压传感器、加速计、陀螺仪等就能够实现精确定位。这样当你在商场购物时,你能够更好找到目标商品。


责任编辑:Davia

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