油壓傳感器

油壓傳感器，是通過壓阻效應將壓力信號轉化為電信號的裝置。油壓傳感器是工業中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用於各種工業自控環境，涉及水利水電、工程機械、航空航天、交通運輸、石油化工、機牀、管道等眾多行業。作為液壓設備的重要組成部分，壓力傳感器用來進行壓力測量及控制，他可以對待測的壓力進行精確的測量並適時將測試結果傳送至後續顯示或控制中 ^[1]  。

油壓傳感器主要由取壓器、變送電路及電氣輸出接口三大部分組成。取壓器的基本結構均為通過條狀電阻感應壓力變化，同時通過惠斯通電橋結構將阻值變化放大轉化為壓差，然後傳送至變送電路內進行濾波、放大等處理。在油壓的檢測過程中，其温度變化不可避免，通常在惠斯通電橋的四個電阻條以外單獨做一條温敏電阻，以同步檢測敏感電阻所在區域的温度變化，為後續的温漂修正提供温度值。同時，為了防止油壓的過沖擊的影響，有些產品在取壓器前端做一個倒漏斗式的入口，可以很明顯的避免和減少油壓過沖的影響 ^[2]  。

根據不同的取壓器形式，可以分為Si應變片式油壓傳感器、陶瓷式油壓傳感器以及濺射薄膜式油壓傳感器三種。

Si應變片式油壓傳感器的特點是其成本低，且適宜於大批量生產。此種油壓傳感器利用單晶硅的壓阻效應，通過惠斯通電橋結構放大壓力導致的電阻量變化，從而轉化為最終的電壓或電阻輸出。對於Si材料本身來説，其壓阻效應相較於金屬和陶瓷而言更加明顯，因此Si應變片式油壓傳感器除了具有成本低及適宜於大批量生產的優點意外，還具有測量範圍寬、靈敏度高、輸出信號強等特點，在低壓值的傳感器中應用較廣。Si應變片式油壓傳感器的一個顯著的缺點是，Si材料本身的強度不足，如果環境中有較強的壓力衝擊，容易直接將Si應變片擊穿，對整個油壓控制系統造成損害。當前的使用中，一般應用油或真空將其隔離，以期保證後續電路系統的安全性。

陶瓷式油壓傳感器的核心元件為陶瓷芯體。陶瓷為一種具有抗腐蝕和抗震動等特色的材料，同時其熱穩定性要由於Si材料，其最優工作温度範圍可達-40℃到125℃(相比較而言，Si的最優工作温度範圍為-20℃到85℃)，且具有長期熱穩定性。其一般的測量原理為，將厚膜電阻片製作在陶瓷薄膜表面，陶瓷薄膜受壓變形後厚膜電阻的阻值相應的發生變化，從而輸出端壓差的存在。通過一定的校準後，陶瓷式油壓傳感器具有長期的温度穩定性和時間穩定性，同時其可應用於氣壓和水壓的測量。

濺射薄膜式油壓傳感器是將厚膜電路採用濺射的方法制作在不鏽鋼薄片的表面。由於濺射本身技術的優越性，厚膜電路和不鏽鋼之間通過分子鍵鍵合，具有長期的穩定性。當前應用廣泛的高壓油壓傳感器，大部分均為濺射薄膜式油壓傳感器，雖然其製造成本高，但由於其精度高，長期穩定性好，温度敏感性好，從而廣泛應用於船舶、工程機械等大中型液壓設備中 ^[2]  。

未來的技術發展將對油壓傳感器提出更高的要求，其產品特性將向微型化、智能化、專業化的方向發展。微型化的發展方向有益於壓力傳感器的OEM，減小傳感器的體積將使得其在整機的設計中有更大的可選擇性；智能化的發展方向避免了後續設備對傳感器輸出結果的再處理；應用於不同領域的專業化的油壓傳感器的發展，突出不同行業的應用，對油壓傳感器的電路設計，整體設計提出了更好的要求（如應用於發動機燃燒室內部的油壓傳感器要求傳感器工作温度範圍高達700℃） ^[3]  。