腾势D9搭载了DiSus-C智能电控主动悬架。
这是一套主动悬架系统，由传感器、控制器、执行元件等组成,通过速度感应器、车高传感器、车身惯性传感器等，高频采集车速、加速度等车辆的姿态信息，经过主动悬架控制器计算，向四轮减震器输出软硬不同的阻尼控制，最后通过控制四个减震器内部的电磁阀来动态调整悬架软硬。
工作原理就是通过调整阻尼控制阀开口的大小，控制减震器阻尼阀门内部油液流量,实现对阻尼的控制。在车辆通过颠簸或粗糙路面，输出较软的阻尼,车头经过减速带时迅速降低车尾阻尼，提升后排乘客的舒适性。转弯或变道时输出较硬的阻尼，让车辆倾角更小，收敛更迅速,从而提升驾驶乐趣。当车辆高速制动或急加速时，会分别出现点头和抬头的情况，通过主动调硬悬架，车辆能始终保持平稳姿态,操控极限更高。
除了不能调节悬架高低，和常见的空气悬架和电磁感应悬架相比,DiSus-C凭借着每秒能做上百次的调节，在舒适性和操控性能做到比前面两者更加优秀。#比亚迪##全新腾势##腾势d9#
这是一套主动悬架系统，由传感器、控制器、执行元件等组成,通过速度感应器、车高传感器、车身惯性传感器等，高频采集车速、加速度等车辆的姿态信息，经过主动悬架控制器计算，向四轮减震器输出软硬不同的阻尼控制，最后通过控制四个减震器内部的电磁阀来动态调整悬架软硬。
工作原理就是通过调整阻尼控制阀开口的大小，控制减震器阻尼阀门内部油液流量,实现对阻尼的控制。在车辆通过颠簸或粗糙路面，输出较软的阻尼,车头经过减速带时迅速降低车尾阻尼，提升后排乘客的舒适性。转弯或变道时输出较硬的阻尼，让车辆倾角更小，收敛更迅速,从而提升驾驶乐趣。当车辆高速制动或急加速时，会分别出现点头和抬头的情况，通过主动调硬悬架，车辆能始终保持平稳姿态,操控极限更高。
除了不能调节悬架高低，和常见的空气悬架和电磁感应悬架相比,DiSus-C凭借着每秒能做上百次的调节，在舒适性和操控性能做到比前面两者更加优秀。#比亚迪##全新腾势##腾势d9#
800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
原创2021-12-22 11:31·朱玉龙的汽车电子设计
800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
自从上海车展北汽极狐发布搭载华为全栈高压解决方案的阿尔法S车型之后，十多家车企已经推出或者正在推出能够快充的车辆，800V高压架构已经成为2021年多个行业论坛的核心主题。
12月21号，在2021华为智能汽车解决方案生态论坛上，华为邀请产业界伙伴，探讨如何协同推进高压快充产业化进程，再次引发行业对高压平台的广泛关注。
图片0 广泛的关注
随着电动汽车续航里程增加的边际效应开始降低，从600公里到800公里比之前300到400和500公里带来的体验差异不大，同时对体积和重量的要求需要匹配更大的车辆，已经不是单纯的比例关系。
快充就成为了下一步动力电池发展的必然方向，国内外车企都开始了充电5分钟，加电200公里这样的构想来迎合消费者对于快速补电的需求。
▲图1.2021年主要的车企在高压化架构方面的动向
Part 1 提高充电速度的办法
●提高电动汽车充电功率的两条路径
从总体架构来看，提高电动汽车的充电功率主要包含几个核心要素。我们能走的路径只有两条：
○提高电流：
如果我们保留其他的部件不变，选择提升电流的路径，主要的限制在于大电流产生的热损失，这会导致整体的设计会有很大的差异。电路中的大电流会产生很高的热损失，因为所有部件（连接器、电缆、电池的电连接、母线排等）的电阻都难免会发热。针对电池在充电期间出现过热的情况，则需要在设计导电元件和确定尺寸时考虑这些热损失，以免发生过载、过热或充电电流受控降额等问题。
○提高电压：
由于上述电流的增大是有极限的，目前极限的电流一般定义为500A，所能达到的功率大约200kW（特斯拉在400V设计了600A以上的作为尝试），增加电压把400V系统切换成800V就是成为一个选择。这个对于所有的用电部件，都是一个系统性的提升。里面核心的开关器件还有其他的部分都有了变化。
▲图2.400V体系下快充的迭代路径
▲图3.800V快充的路径
●高压快充架构
对于当前的车辆升级来看，很重要的是保持原有的系统不变的情况下，来提升快充的体验。从400V到800V会有很大的改变，所以短期内围绕400V来进行功率升级是一个选择。当电流越大时，要想以相同的电压水平传输功率而不会过热，所需的电缆横截面积就越大。
目前主要的高功率设计，目标是200kW，也就是持续5分钟左右的500A电流，为了匹配这个电流，需要增大车内充电插座、充电插座到电池包的高压线缆、快充接触器和主正主负接触器、主熔丝、模组接线排、电芯内部接线排的载流能力。
但是从长期来看，要实现5~10min快速充电，打造和加油一样的充电体验，需要400kW以上的充电功率，则整车电压平台必然要向800V及以上进行演进。而且在充电功率相同的情况下，高压架构下电池系统散热更少，热管理难度低，线束直径更小，成本也更低。
▲图4.400V和800V电压作比较
在这个领域，除了车厂以外，华为是特别积极的，而且以全栈高压平台解决方案的形式来做了个800V系统。包括OBC车充电，包括电池管理以及动力总成，车下高压模块，今年发布的方案是15分钟以内的充满30%-80%，两年以后会再上市7.5分钟的解决方案，2025年做到5分钟。
▲图5.800V系统的供应链对于高压架构是准备好的
电池安全方面，结合大数据，电化学机理模型，AI模型等打造了云端电池安全方案AI BMS，基于AI算法的训练，通过数字孪生的耦合不断迭代，提升算法效果，做到更快、更准、更精确的预测电池热失控，保障电池安全。
▲图6.华为的AI闪充高压系统平台方案
当前，可匹配800V及以上高压快充车型的高压直流桩严重不足。高压架构推广初期可能需要在车端配备升压功能。从400V到800V，解决升压的问题。
800V系统带来的挑战和机会是多元化的，总体来看，它有这么几个机会点：
○从电压拓扑来看，可以实现同电芯的梯度配置，也就是可以分为高配高电压；低配低电压的差异化配置。
○从电流方向上面，从起始的350A、500A甚至未来的600A，也可以扩展的支持快充，不断提高功率。
○由SiC的导入，可以提高整体功率电子的效率和降低体积。
▲图7.兼容低电压桩充满800V的问题
800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
Part 2 充电网络建设
在整体产业里还有一块最重要的拼图，就是充电网络的投资。目前主要的汽车企业比如大众、特斯拉甚至是通用汽车，都要自己建立起一套快充网络。在设施端已经开始考虑建立符合未来800V需求的充电设施。在这方面，华为是从充电模块开始设计的， 200V-1000V的兼容，基于两路的500V串联输出，同时实现全负载的高效。
从实际应用中，800V高压平台对电驱动也带来不少难题，如绝缘、轴承电腐蚀和EMC等问题，华为在这方面做了不少的尝试，通过专利高压连接器，专利轴承导流防击穿结构及EMC软硬件抑制等核心创新技术，系统性地解决上述难题。以800V系统中轴承防腐蚀为例，它一直是业界电驱动产品未解决的难题，当前400V下的电机轴承并不是都会发生电腐蚀，但是800V下的系统，电机轴承发生电腐蚀的概率将会直接增加很多。
首先我们要注意的是电驱动系统中，共模电流产生的轴电压。电动汽车里面的驱动电机轴电压还是以「容性电压」为主，它的源头是PWM控制产生的共模电压，经过层层寄生电容进行分压，最终按照一定的比例分到轴承两端。高频感应轴电压产生的机理包括定子绕组与机壳的寄生电容不对称、共模电路中绕组和机壳之间的漏电流发生变化、在电机轴上等效出一个共模电流变化和相应的感应磁通。
通过创新的「富兰克林」引流技术，可将轴承上的近60V~80V电压的电流导出，较好的解决了其对轴承之间润滑膜耐压性能的冲击，从而大幅降低轴承失效的风险。
小结：主流车企已经开始加大800V高压投入，虽然高压架构依然存在部分挑战，但从总体来看，未来800V高压架构将成为下一代电动汽车主流平台，2022年将成为中国800V系统的一个元年。#微博新知博主##车圈新星驾到#
800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
原创2021-12-22 11:31·朱玉龙的汽车电子设计
800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
自从上海车展北汽极狐发布搭载华为全栈高压解决方案的阿尔法S车型之后，十多家车企已经推出或者正在推出能够快充的车辆，800V高压架构已经成为2021年多个行业论坛的核心主题。
12月21号，在2021华为智能汽车解决方案生态论坛上，华为邀请产业界伙伴，探讨如何协同推进高压快充产业化进程，再次引发行业对高压平台的广泛关注。
图片0 广泛的关注
随着电动汽车续航里程增加的边际效应开始降低，从600公里到800公里比之前300到400和500公里带来的体验差异不大，同时对体积和重量的要求需要匹配更大的车辆，已经不是单纯的比例关系。
快充就成为了下一步动力电池发展的必然方向，国内外车企都开始了充电5分钟，加电200公里这样的构想来迎合消费者对于快速补电的需求。
▲图1.2021年主要的车企在高压化架构方面的动向
Part 1 提高充电速度的办法
●提高电动汽车充电功率的两条路径
从总体架构来看，提高电动汽车的充电功率主要包含几个核心要素。我们能走的路径只有两条：
○提高电流：
如果我们保留其他的部件不变，选择提升电流的路径，主要的限制在于大电流产生的热损失，这会导致整体的设计会有很大的差异。电路中的大电流会产生很高的热损失，因为所有部件（连接器、电缆、电池的电连接、母线排等）的电阻都难免会发热。针对电池在充电期间出现过热的情况，则需要在设计导电元件和确定尺寸时考虑这些热损失，以免发生过载、过热或充电电流受控降额等问题。
○提高电压：
由于上述电流的增大是有极限的，目前极限的电流一般定义为500A，所能达到的功率大约200kW（特斯拉在400V设计了600A以上的作为尝试），增加电压把400V系统切换成800V就是成为一个选择。这个对于所有的用电部件，都是一个系统性的提升。里面核心的开关器件还有其他的部分都有了变化。
▲图2.400V体系下快充的迭代路径
▲图3.800V快充的路径
●高压快充架构
对于当前的车辆升级来看，很重要的是保持原有的系统不变的情况下，来提升快充的体验。从400V到800V会有很大的改变，所以短期内围绕400V来进行功率升级是一个选择。当电流越大时，要想以相同的电压水平传输功率而不会过热，所需的电缆横截面积就越大。
目前主要的高功率设计，目标是200kW，也就是持续5分钟左右的500A电流，为了匹配这个电流，需要增大车内充电插座、充电插座到电池包的高压线缆、快充接触器和主正主负接触器、主熔丝、模组接线排、电芯内部接线排的载流能力。
但是从长期来看，要实现5~10min快速充电，打造和加油一样的充电体验，需要400kW以上的充电功率，则整车电压平台必然要向800V及以上进行演进。而且在充电功率相同的情况下，高压架构下电池系统散热更少，热管理难度低，线束直径更小，成本也更低。
▲图4.400V和800V电压作比较
在这个领域，除了车厂以外，华为是特别积极的，而且以全栈高压平台解决方案的形式来做了个800V系统。包括OBC车充电，包括电池管理以及动力总成，车下高压模块，今年发布的方案是15分钟以内的充满30%-80%，两年以后会再上市7.5分钟的解决方案，2025年做到5分钟。
▲图5.800V系统的供应链对于高压架构是准备好的
电池安全方面，结合大数据，电化学机理模型，AI模型等打造了云端电池安全方案AI BMS，基于AI算法的训练，通过数字孪生的耦合不断迭代，提升算法效果，做到更快、更准、更精确的预测电池热失控，保障电池安全。
▲图6.华为的AI闪充高压系统平台方案
当前，可匹配800V及以上高压快充车型的高压直流桩严重不足。高压架构推广初期可能需要在车端配备升压功能。从400V到800V，解决升压的问题。
800V系统带来的挑战和机会是多元化的，总体来看，它有这么几个机会点：
○从电压拓扑来看，可以实现同电芯的梯度配置，也就是可以分为高配高电压；低配低电压的差异化配置。
○从电流方向上面，从起始的350A、500A甚至未来的600A，也可以扩展的支持快充，不断提高功率。
○由SiC的导入，可以提高整体功率电子的效率和降低体积。
▲图7.兼容低电压桩充满800V的问题
800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
Part 2 充电网络建设
在整体产业里还有一块最重要的拼图，就是充电网络的投资。目前主要的汽车企业比如大众、特斯拉甚至是通用汽车，都要自己建立起一套快充网络。在设施端已经开始考虑建立符合未来800V需求的充电设施。在这方面，华为是从充电模块开始设计的， 200V-1000V的兼容，基于两路的500V串联输出，同时实现全负载的高效。
从实际应用中，800V高压平台对电驱动也带来不少难题，如绝缘、轴承电腐蚀和EMC等问题，华为在这方面做了不少的尝试，通过专利高压连接器，专利轴承导流防击穿结构及EMC软硬件抑制等核心创新技术，系统性地解决上述难题。以800V系统中轴承防腐蚀为例，它一直是业界电驱动产品未解决的难题，当前400V下的电机轴承并不是都会发生电腐蚀，但是800V下的系统，电机轴承发生电腐蚀的概率将会直接增加很多。
首先我们要注意的是电驱动系统中，共模电流产生的轴电压。电动汽车里面的驱动电机轴电压还是以「容性电压」为主，它的源头是PWM控制产生的共模电压，经过层层寄生电容进行分压，最终按照一定的比例分到轴承两端。高频感应轴电压产生的机理包括定子绕组与机壳的寄生电容不对称、共模电路中绕组和机壳之间的漏电流发生变化、在电机轴上等效出一个共模电流变化和相应的感应磁通。
通过创新的「富兰克林」引流技术，可将轴承上的近60V~80V电压的电流导出，较好的解决了其对轴承之间润滑膜耐压性能的冲击，从而大幅降低轴承失效的风险。
小结：主流车企已经开始加大800V高压投入，虽然高压架构依然存在部分挑战，但从总体来看，未来800V高压架构将成为下一代电动汽车主流平台，2022年将成为中国800V系统的一个元年。#微博新知博主##车圈新星驾到#
五种压力传感器工作原理汇总
随着自动化技术的进步，在工业设备中，除了液柱式压力计、弹性式压力表外，目前更多的是采用可将压力转换成电信号的压力变送器和压力传感器。那么这些压力变送器和压力传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？不同的转换方式又有什么特点呢？今天为大家汇总了目前常见的几种压力传感器的测量原理，希望能对大家有所帮助。
一、压电压力传感器
压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。但是实际上并不是这样的。因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。压电效应就是在石英上发现的。
当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。它的敏感元件是用压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：
加速度和压力。它有很多优点：重量较轻、工作可靠、结构很简单、信噪比很高、灵敏度很高以及信频宽等等。但是它也存在着某些缺点：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施，而输出电流的响应又比较差，那就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点，让仪器更好地工作。
二、压阻压力传感器
压阻压力传感器主要基于压阻效应（Piezoresistive effect）。压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于上述压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。
大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。其中半导体材料中的压阻效应远大于金属。由于硅是现今集成电路的主要，以硅制作而成的压阻性元件的应用就变得非常有意义。的电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变，而且也来自材料本身与应力相关的电阻，这使得其程度因子大于金属数百倍之多。N型硅的电阻变化主要是由于其三个导带谷对的位移所造成不同迁移率的导带谷间的载子重新分布，进而使得电子在不同流动方向上的迁移率发生改变。其次是由于来自与导带谷形状的改变相关的等效质量(effective mass)的变化。在P型硅中，此现象变得更复杂，而且也导致等效质量改变及电洞转换。
压阻压力传感器一般通过引线接入惠斯登电桥中。平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态（称为零位），当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。若给电桥加一个恒定电流或电压电源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。电桥检测出电阻值的变化，经过放大后，再经过电压电流的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性校正环路的补偿，即产生了输入电压成线性对应关系的4～20mA的标准输出信号。
为减小温度变化对芯体电阻值的影响，提高测量精度，压力传感器都采用温度补偿措施使其零点漂移、灵敏度、线性度、稳定性等技术指标保持较高水平。
三、电容式压力传感器
电容式压力传感器是一种利用电容作为敏感元件，将被测压力转换成电容值改变的压力传感器。这种压力传感器一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。
单电容式压力传感器由圆形薄膜与固定电极构成。薄膜在压力的作用下变形，从而改变电容器的容量，其灵敏度大致与薄膜的面积和压力成正比而与薄膜的张力和薄膜到固定电极的距离成反比。另一种型式的固定电极取凹形球面状，膜片为周边固定的张紧平面，膜片可用塑料镀金属层的方法制成。这种型式适于测量低压，并有较高过载能力。还可以采用带活塞动极膜片制成测量高压的单电容式压力传感器。这种型式可减小膜片的直接受压面积，以便采用较薄的膜片提高灵敏度。它还与各种补偿和保护部以及放大电路整体封装在一起，以便提高抗干扰能力。这种传感器适于测量动态高压和对飞行器进行遥测。单电容式压力传感器还有传声器式（即话筒式）和听诊器式等型式。
差动电容式压力传感器的受压膜片电极位于两个固定电极之间，构成两个电容器。在压力的作用下一个电容器的容量增大而另一个则相应减小，测量结果由差动式电路输出。它的固定电极是在凹曲的玻璃表面上镀金属层而制成。过载时膜片受到凹面的保护而不致破裂。差动电容式压力传感器比单电容式的灵敏度高、线性度好，但加工较困难（特别是难以保证对称性），而且不能实现对被测气体或液体的隔离，因此不宜于工作在有腐蚀性或杂质的流体中。
四、电磁压力传感器
多种利用电磁原理的传感器统称，主要包括电感压力传感器、霍尔压力传感器、电涡流压力传感器等。
电感压力传感器
电感式压力传感器的工作原理是由于磁性材料和磁导率不同，当压力作用于膜片时，气隙大小发生改变，气隙的改变影响线圈电感的变化，处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出，从而达到测量压力的目的。该种压力传感器按磁路变化可以分为两种：变磁阻和变磁导。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量范围大；缺点就是不能应用于高频动态环境。
变磁阻式压力传感器主要部件是铁芯跟膜片。它们跟之间的气隙形成了一个磁路。当有压力作用时，气隙大小改变，即磁阻发生了变化。如果在铁芯线圈上加一定的电压，电流会随着气隙的变化而变化，从而测出压力。
在磁通密度高的场合，铁磁材料的导磁率不稳定，这种情况下可以采用变磁导式压力传感器测量。变磁导式压力传感器用一个可移动的磁性元件代替铁芯，压力的变化导致磁性元件的移动，从而磁导率发生改变，由此得出压力值。
霍尔压力传感器
霍尔压力传感器是基于某些半导体材料的霍尔效应制成的。霍尔效应是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象。电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力。通过霍尔电压的极性，可证实导体内部的电流是由带有负电荷的粒子（自由电子）之运动所造成。
在导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得导线中的电子受到洛伦兹力而聚集，从而在电子聚集的方向上产生一个电场，此电场将会使后来的电子受到电力作用而平衡掉磁场造成的洛伦兹力，使得后来的电子能顺利通过不会偏移，此称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。
当磁场为一交变磁场时，霍尔电动势也为同频率的交变电动势，建立霍尔电动势的时间极短，故其响应频率高。理想霍尔元件的材料要求要有较高的电阻率及载流子迁移率，以便获得较大的霍尔电动势。常用霍尔元件的材料大都是半导体，包括N型硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟InAs)、锗(Ge)、砷化镓GaAs)及多层半导体质结构材料，N型硅的霍尔系数、温度稳定性和线性度均较好，砷化镓温漂小，目前应用。
电涡流压力传感器
基于电涡流效应的压力传感器。电涡流效应是由一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生。简而言之，就是电磁感应效应所造成。这个动作产生了一个在导体内循环的电流。
电涡流特性使电涡流检测具有零频率响应等特性，因此电涡流压力传感器可用于静态力的检测。
五、振弦式压力传感器
振弦式压力传感器属于频率敏感型传感器，这种频率测量具有想当高的准确度，因为时间和频率是能准确测量的物理量参数，而且频率信号在传输过程中可以忽略电缆的电阻、电感、电容等因素的影响。同时，振弦式压力传感器还具有较强的抗干扰能力，零点漂移小、温度特性好、结构简单、分辨率高、性能稳定，便于数据传输、处理和存储，容易实现仪表数字化，所以振弦式压力传感器也可以作为传感技术发展的方向之一。
振弦式压力传感器的敏感元件是拉紧的钢弦，敏感元件的固有频率与拉紧力的大小有关。弦的长度是固定的，弦的振动频率变化量可用来测算拉力的大小，即输入是力信号，输出的是频率信号。振弦式压力传感器分为上下两个部分组成，下部构件主要是敏感元件组合体。上部构件是铝壳，包含一个电子模块和一个接线端子，分成两个小室放置，这样在接线时就不会影响电子模块室的密封性。
振弦式压力传感器可以选择电流输出型和频率输出型。振弦式压力传感器在运作式，振弦以其谐振频率不停振动，当测量的压力发生变化时，频率会产生变化，这种频率信号经过转换器可以转换为4~20mA的电流信号。
随着自动化技术的进步，在工业设备中，除了液柱式压力计、弹性式压力表外，目前更多的是采用可将压力转换成电信号的压力变送器和压力传感器。那么这些压力变送器和压力传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？不同的转换方式又有什么特点呢？今天为大家汇总了目前常见的几种压力传感器的测量原理，希望能对大家有所帮助。
一、压电压力传感器
压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。但是实际上并不是这样的。因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。压电效应就是在石英上发现的。
当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。它的敏感元件是用压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：
加速度和压力。它有很多优点：重量较轻、工作可靠、结构很简单、信噪比很高、灵敏度很高以及信频宽等等。但是它也存在着某些缺点：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施，而输出电流的响应又比较差，那就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点，让仪器更好地工作。
二、压阻压力传感器
压阻压力传感器主要基于压阻效应（Piezoresistive effect）。压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于上述压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。
大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。其中半导体材料中的压阻效应远大于金属。由于硅是现今集成电路的主要，以硅制作而成的压阻性元件的应用就变得非常有意义。的电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变，而且也来自材料本身与应力相关的电阻，这使得其程度因子大于金属数百倍之多。N型硅的电阻变化主要是由于其三个导带谷对的位移所造成不同迁移率的导带谷间的载子重新分布，进而使得电子在不同流动方向上的迁移率发生改变。其次是由于来自与导带谷形状的改变相关的等效质量(effective mass)的变化。在P型硅中，此现象变得更复杂，而且也导致等效质量改变及电洞转换。
压阻压力传感器一般通过引线接入惠斯登电桥中。平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态（称为零位），当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。若给电桥加一个恒定电流或电压电源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。电桥检测出电阻值的变化，经过放大后，再经过电压电流的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性校正环路的补偿，即产生了输入电压成线性对应关系的4～20mA的标准输出信号。
为减小温度变化对芯体电阻值的影响，提高测量精度，压力传感器都采用温度补偿措施使其零点漂移、灵敏度、线性度、稳定性等技术指标保持较高水平。
三、电容式压力传感器
电容式压力传感器是一种利用电容作为敏感元件，将被测压力转换成电容值改变的压力传感器。这种压力传感器一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。
单电容式压力传感器由圆形薄膜与固定电极构成。薄膜在压力的作用下变形，从而改变电容器的容量，其灵敏度大致与薄膜的面积和压力成正比而与薄膜的张力和薄膜到固定电极的距离成反比。另一种型式的固定电极取凹形球面状，膜片为周边固定的张紧平面，膜片可用塑料镀金属层的方法制成。这种型式适于测量低压，并有较高过载能力。还可以采用带活塞动极膜片制成测量高压的单电容式压力传感器。这种型式可减小膜片的直接受压面积，以便采用较薄的膜片提高灵敏度。它还与各种补偿和保护部以及放大电路整体封装在一起，以便提高抗干扰能力。这种传感器适于测量动态高压和对飞行器进行遥测。单电容式压力传感器还有传声器式（即话筒式）和听诊器式等型式。
差动电容式压力传感器的受压膜片电极位于两个固定电极之间，构成两个电容器。在压力的作用下一个电容器的容量增大而另一个则相应减小，测量结果由差动式电路输出。它的固定电极是在凹曲的玻璃表面上镀金属层而制成。过载时膜片受到凹面的保护而不致破裂。差动电容式压力传感器比单电容式的灵敏度高、线性度好，但加工较困难（特别是难以保证对称性），而且不能实现对被测气体或液体的隔离，因此不宜于工作在有腐蚀性或杂质的流体中。
四、电磁压力传感器
多种利用电磁原理的传感器统称，主要包括电感压力传感器、霍尔压力传感器、电涡流压力传感器等。
电感压力传感器
电感式压力传感器的工作原理是由于磁性材料和磁导率不同，当压力作用于膜片时，气隙大小发生改变，气隙的改变影响线圈电感的变化，处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出，从而达到测量压力的目的。该种压力传感器按磁路变化可以分为两种：变磁阻和变磁导。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量范围大；缺点就是不能应用于高频动态环境。
变磁阻式压力传感器主要部件是铁芯跟膜片。它们跟之间的气隙形成了一个磁路。当有压力作用时，气隙大小改变，即磁阻发生了变化。如果在铁芯线圈上加一定的电压，电流会随着气隙的变化而变化，从而测出压力。
在磁通密度高的场合，铁磁材料的导磁率不稳定，这种情况下可以采用变磁导式压力传感器测量。变磁导式压力传感器用一个可移动的磁性元件代替铁芯，压力的变化导致磁性元件的移动，从而磁导率发生改变，由此得出压力值。
霍尔压力传感器
霍尔压力传感器是基于某些半导体材料的霍尔效应制成的。霍尔效应是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象。电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力。通过霍尔电压的极性，可证实导体内部的电流是由带有负电荷的粒子（自由电子）之运动所造成。
在导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得导线中的电子受到洛伦兹力而聚集，从而在电子聚集的方向上产生一个电场，此电场将会使后来的电子受到电力作用而平衡掉磁场造成的洛伦兹力，使得后来的电子能顺利通过不会偏移，此称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。
当磁场为一交变磁场时，霍尔电动势也为同频率的交变电动势，建立霍尔电动势的时间极短，故其响应频率高。理想霍尔元件的材料要求要有较高的电阻率及载流子迁移率，以便获得较大的霍尔电动势。常用霍尔元件的材料大都是半导体，包括N型硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟InAs)、锗(Ge)、砷化镓GaAs)及多层半导体质结构材料，N型硅的霍尔系数、温度稳定性和线性度均较好，砷化镓温漂小，目前应用。
电涡流压力传感器
基于电涡流效应的压力传感器。电涡流效应是由一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生。简而言之，就是电磁感应效应所造成。这个动作产生了一个在导体内循环的电流。
电涡流特性使电涡流检测具有零频率响应等特性，因此电涡流压力传感器可用于静态力的检测。
五、振弦式压力传感器
振弦式压力传感器属于频率敏感型传感器，这种频率测量具有想当高的准确度，因为时间和频率是能准确测量的物理量参数，而且频率信号在传输过程中可以忽略电缆的电阻、电感、电容等因素的影响。同时，振弦式压力传感器还具有较强的抗干扰能力，零点漂移小、温度特性好、结构简单、分辨率高、性能稳定，便于数据传输、处理和存储，容易实现仪表数字化，所以振弦式压力传感器也可以作为传感技术发展的方向之一。
振弦式压力传感器的敏感元件是拉紧的钢弦，敏感元件的固有频率与拉紧力的大小有关。弦的长度是固定的，弦的振动频率变化量可用来测算拉力的大小，即输入是力信号，输出的是频率信号。振弦式压力传感器分为上下两个部分组成，下部构件主要是敏感元件组合体。上部构件是铝壳，包含一个电子模块和一个接线端子，分成两个小室放置，这样在接线时就不会影响电子模块室的密封性。
振弦式压力传感器可以选择电流输出型和频率输出型。振弦式压力传感器在运作式，振弦以其谐振频率不停振动，当测量的压力发生变化时，频率会产生变化，这种频率信号经过转换器可以转换为4~20mA的电流信号。
✋热门推荐