什么是压力传感器?压力传感器种类和工作原理

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什么是压力传感器?
压力传感器是检测气压或负载等的压力,并将其转换为电信号的电子元器件。阿尔卑斯ALPS采用MEMS工艺制造出硅半导体基础的压力传感器
芯片。(MEMS工艺是Micro Electro Mechanical System的所写,表示应用半导体制造技术的微细加工技术)

压力传感器的分类
压力传感器种类繁多,ALPS阿尔卑斯采用的是使用硅半导体元件的压阻类型,除此之外,还有使用金属应变仪的金属薄膜型、捕获电容变化的
电容检测型等。
压力传感器的分类
ALPS阿尔卑斯压力传感器的检测原理

压阻元件 变形方向及电阻
压阻法是利用压阻效应的检测方法,它是一种在对半导体晶体硅PIEZO施加机械应变时,电子的移动量会随着内部能量结构的变化而变化、
且电阻也会随之发生变化。通过检测电阻变化来检测压力的变化。
如右图所示,电阻会随着施加到压阻元件上的应变方向的变化而发生改变。
该压阻元件PIEZO位于与施加压力就会弯曲的膜片呈90度相交方向上的位置,当膜片受力弯曲时,压阻元件也会变形,进而如下图所示导致
电桥电路中产生电阻差,输出电压(Vout1,Vout2)也随之发生变化。压力信号即转换为电信号。
阿尔卑斯阿尔派压力传感器的检测原理
阿尔卑斯ALPS压力传感器特点

1)外形小而薄
阿尔卑斯ALPS的压力传感器实现了行业最小尺寸,可安装于小型细径触控笔的笔尖中。
外形小而薄
2)高线性度
与其他方式相比,压阻式压力传感器可实现高线性度。同时,针对压阻式压力传感器,ALPS阿尔卑斯比其他公司具有具有更为优异的线性度。
高线性度
如上图所示,阿尔卑斯ALPS压力传感器与理想直线的偏差,HSFPAR007A达到了2%FS*以下的高性能。
* FS=Full Span(0~8N范围内的输出波动量)
高线性度
3)高灵敏度
阿尔卑斯ALPS的压力传感器可检出1g(≒0.01N)级微小应力。

实验例
在压力传感器上逐次叠放1日元硬币(1g)进行实验,输出如图表所示,具有良好的检出可靠性*。如上所述,阿尔卑斯ALPS的压力传感器在全部
负载范围内都实现了有高线性度的输出。
* 如需检出微小应力,需要增加运算放大器进行增幅或者平均化滤波等信号处理以便获得稳定的信号输出。
高灵敏度
4)高可靠性
阿尔卑斯ALPS的压力传感器在使用荷载范围(~8N)内保证100万次动作寿命。HSFPAR004A的最大额定荷载比原产品提升30~40%,可承受最大
55N的压力负载。

另外,阿尔卑斯ALPS还提供可承受最大200N的模块(FPC安装型)HSFPAR303A。
高可靠性