1、应变片压力变送器原理与应用
力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力变送器、半导体应变片压力变送器、压阻式压力变送器、电感式压力变送器、电容式压力变送器、谐振式压力变送器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力变送器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。
在了解压阻式压力变送器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变变送器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是 A/D转换和CPU）显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构
如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。
电阻应变片的工作原理
金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：
式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω?cm2/m）
S——导体的截面积（cm2）
L——导体的长度（m）
我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情
2、陶瓷压力变送器原理及应用
抗腐蚀的压力变送器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥(闭桥)，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。
陶瓷是一种公认的高d性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力变送器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力变送器。
3、扩散硅压力变送器原理及应用
工作原理
被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
4、蓝宝石压力变送器原理与应用
利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。
蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、疲劳和蠕变现象；蓝宝石比硅要坚固，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着非常好的d性和绝缘特性（1000 OC以内），因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性极强；另外，硅 -蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移，因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。
用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器，可在最恶劣的工作条件下正常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。
表压压力传感器和压力变送器由双膜片构成：钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片，被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上（接收膜片与测量膜片之间用拉杆坚固的连接在一起）。在压力的作用下，钛合金接收膜片产生形变，该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后，其电桥输出会发生变化，变化的幅度与被测压力成正比。
传感器的电路能够保证应变电桥电路的供电，并将应变电桥的失衡信号转换为统一的电信号输出（0-5，4-20mA或0-5V）。在绝压压力传感器和压力变送器中，蓝宝石薄片，与陶瓷基极玻璃焊料连接在一起，起到了d性元件的作用，将被测压力转换为应变片形变，从而达到压力测量的目的。
5、压电压力传感器原理与应用
压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。
现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量q炮子d在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。
压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广泛。（转载）
要问压电效应，百度百科上有
据我所知，目前，压电元件材料一般有三大类，即压电晶体、压电半导体和压电陶瓷材料。压电材料中研究得比较早的压电晶体是石英晶体，它的机电性能稳定，没有内耗，它在频率稳定器、扩音器、电话、钟表等领域里都有广泛应用。此外，酒石酸钾钠、磷酸二氢胺、钽酸锂、铌酸锂、碘酸锂等晶体也都是比较好的压电晶体材料。压电半导体材料主要有CdS、CdSe、ZnO、ZnS、ZnTe、CdTe等IIB～VIA族化合物及GaAs、GaSb、InAs、InSb、AIN等Ⅲ～ⅤA族化合物。目前，在微声技术上用得最多的是CdS、CdSe和ZnO。压电陶瓷材料主要有钛酸钡（BaTiO3）、钛酸铅（PbTiO3）和锆钛酸铅。其中，钛酸钡是第一个被发现可以制成陶瓷的铁电体，钛酸钡单晶的介电常数各向异性显著，沿极化轴方向的介电常数比垂直于极化轴方向小得多，但极化陶瓷的各向异性比单晶小得多，陶瓷的介电常数与晶粒大小和密度有关。钛酸铅是一种典型的钙钛矿结构铁电体，其晶格结构与钛酸钡相似，钛酸铅晶体结构的各向异性大，矫顽电场又高，因此对致密的纯钛酸铅陶瓷很难获得优良的压电性能。钛酸铅陶瓷制备中的改性主要是通过添加物改善其工艺性能，以便获得电阻率较高又不开裂的致密陶瓷体。其中比较成功的途径是加入高价离子置换Pb2+或Ti4+，在晶格中生成A缺位。由于钛酸铅陶瓷介电常数低，机械品质因数高，适于高频和高温下应用。锆钛酸铅压电陶瓷是由锆酸铅和钛酸铅构成的固溶体压电陶瓷材料。锆酸铅(PhZrO3）也是一种具有钙钛矿结构的化合物，但在室温下却是斜方反铁电体。对锆钛酸铅固溶体压电陶瓷的改性主要途径是在化学组成上作适当地变化，即离子置换形成固溶体或添加少量杂质，以获得所要求的电学性能和压电性能。电压损耗-定义所谓“电压损耗”，就是指输电线路首端和末端电压的绝对值之差。
例如，当首端电压为115kV，末端电压为110kV时，电压损耗为5kV。
电子电路中具有某种独立功能的单元。这种单元不能从总体上进一步分割，否则就会失去其使用特性。电子元件是构成电子设备的基本单元，通常可以分为有源元件和无源元件两类。前者包括真空电子器件，半导体器件和集成电路等；后者包括电阻器、电位器、电容器、电感器、敏感元件、接插元件、电信电缆、压电器件和铁氧体器件等。元件和器件二词常常混用，并无明确的界限。但习惯上称有源元件为器件，如真空电子器件、固态电子器件等；称无源元件为元件，如阻容元件、敏感元件、机电元件等。然而，无源元件中也有称器件的，如压电器件、铁氧体器件等。
简史 电子学的诞生迟于电工学，所以许多电子元件的历史可以追溯到电子学出现以前。例如，最早的电容器是1745年荷兰莱顿大学创制的储能容器——莱顿瓶。实芯合成电阻器1885年首创于英国。M.法拉第在1831年利用电感线圈确定了电磁感应定律，并进行了变压器实验。1879年出现了第一个微特电机（即自整角机）并获得专利。1906年三极电子管诞生后，电子学的发展加快，遂出现了第一代电子元件。第一代电子元件的特征是工作电压高、功耗大、体积大。
后来，电子管和电子元件逐步趋向小型化，出现了微型电子管和小型元件，约在1943年产生了使用微型电子管的原型混合电路。
1948年出现半导体晶体管以后，电子电路的工作电压大大降低，耗散功率显著减小，从而产生了第二代电子元件。其特征是体积明显缩小，称超小型元件；另外，工作电压低、功率耗散小，并提出了可靠性的要求。
到50年代初期，电子设备日趋复杂，所用的电子元件、器件数量猛烈增加。例如，一台电子计算机所用的阻容元件和半导体器件等的数量可达到十万只以上。因此,对电子元件、器件进一步小型化的要求更加强烈,这样就研制出多种微型电路。其中最有代表性的是微模组件和多种膜式电路，如厚膜和薄膜混合集成电路。与此同时,又出现了固体电路的构思,1958年研制出半导体单片集成电路。从此，电子学跨入了微电子学的时期。与此相应产生了第三代电子元件——微小型元件，特征是微小型化（包括平面化、集成化和膜层化）。
集成电路出现以后，各种电子元件都必须在尺寸上、重量上、功能上与集成电路相容。微小型化、多功能化遂成为电子元件发展的共同趋势。
60年代出现激光技术后，光纤通信技术获得了很大的发展。随着光纤光缆和光学元件的发展，电子元件的频率适应范围扩展到了光频段。
类别 电子元件的品种繁多、用途广泛，而且性能交错，新产品不断涌现。电子元件通常按基本特性、使用频率范围和在电路中的作用分类。
电子元件按基本特性可分为 8类。①电阻特性的元件：如各种电阻器和电位器。②电容特性的元件：即电容器，如固定电容器、微调电容器和可变电容器等。③电磁感应和其他磁特性的元件：如各种电感器、变压器、磁性材料和磁记录器件、微特电机等。④导电和触点导电功能的元件：如各种电信电缆、继电器和接插元件。⑤敏感特性的元件：如各种敏感元件（热敏、光敏、力敏、磁敏、压敏、湿敏和气敏等元件）和传感器，以及传感型微特电机。⑥压电特性的元件：如各种石英晶体及谐振器、陶瓷滤波器等压电器件。⑦有一定电路性能的复合元件(或电路)：如各种电阻网络、阻容网络、微模组件、厚膜混合集成电路和薄膜混合集成电路。⑧能量转换功能的元件：如各种化学电池、太阳电池、核电池、温差发电器和能源型微特电机等。
电子元件因使用的频率范围不同，其结构和性质差异很大。因此，又常按使用频段对电子元件进行分类。如用于微波频段以下的一般元件，有各种电阻器、电容器、电感器等。用于微波频段的微波元件，有各种波导元件、微带、微波铁氧体器件等。用于光频段的元件，有光纤光缆和纤维光学元件等。
按电子元件在电路中的作用，可分为调谐元件、功率调配元件、换能元件、控制元件、连接元件等。
特点 电子元件除了品种多、产量大以外，还有以下特点：①电子元件的类型很多，机理各异，是与多种基础学科和新兴学科密切相关的技术产品。②制作电子元件所需的材料品种繁多，规格复杂，要求严格。③电子元件的生产工艺要求高，装备专用性很强。因此，必须采用先进的技术和严格的工艺，以及机械化、自动化生产的专用设备，以保证产品质量和性能的一致性，提高生产效率，降低生产成本。④一个电子元件的失效常导致整个设备失效。因此，对电子元件可靠性的要求很高。而元件的可靠性与其内部的微观物理化学过程密切相关，所以需要对元件进行系统、深入的微观研究。电子元件用于各种环境条件下,有不同的使用要求,所以许多电子元件不仅能在正常条件下可靠地工作，而且也能在环境恶劣、应力大的条件下长期工作。一部分电子元件虽然工作时间很短，但却要求有很长的储存寿命。⑤电子电路的发展促进元件的发展。但是，在很大程度上电路却又取决于元件。在采用分立元件时期，电子元件制造、电路设计和设备组装常常是分开进行的；随着集成技术的发展，三者的关系越来越密切，甚至可在一条生产线上同时完成。
应用 电子元件在电子电路中的作用是对电压和电流进行控制、变换和传输，有时还借以产生电压和电流。电子元件的功用可归纳为四个方面。①耦合：包括分流、分压、衰减、旁路、耦合、滤波、隔直流。②调谐：包括联调、微调、调谐。③传输：包括断续、连接、分光、偏振、偏转、反射、折射、透过、滤光。④转换：包括换能、储能、存储、记录、变压、变流、变频。
严格说,各种元件都有分布参数(电阻量、电容量和电感量),只是在某一频段才显示出某个集总参数。例如，电阻器在低频下显示出纯电阻的特性，当频率增高时除表现一定电阻值外，还显示出一定的电容量和电感量。频率越高分布参数的影响越大。当频率增高到微波频段以上时，元件不再以单个独立的形式存在，而是以微带、波导等复合形式出现。在实际使用中也往往会遇到某些元件在直流或低频下具有良好的电性能，而频率增高时性能降低或改变，甚至根本不能使用的情况，光电子元件还有严格的光频响应范围。因此，频率范围是选用电子元件的重要依据之一。各类元件的频率特性在产品标准或技术条件中都有明确的规定。
在电子元件的应用上，除须注意在规定频率下的电性能外，还须注意耐恶劣环境的性能。例如，耐高温、低温、潮热、盐雾、霉菌、风沙、雨淋、核辐射以及抗机械振动、冲击等性能；有的元件还须注意安装方式和位置，否则会因机械谐振而加速损坏。这些性能在各类元件的标准或技术条件中也有相应的规定。
某些电子元件如果降低负荷使用（即在低于额定功率或电压条件下工作），则可提高其可靠性和延长使用寿命。
发展趋势 随着电子技术的发展，电子元件的用量越来越大，精度要求越来越高，新型元件不断涌现。引人注目的发展趋势是：①用于光电变换和光通信的元件将有较大的发展。例如，研制工作波长更长、衰减更小的新型光纤材料。单模光纤、光纤传感器等将成为研究的重点。这类元件将向平面化和集成光路方向发展。②研制集成化和多功能化的敏感元件。③在阻容及其他元件方面研制高度与集成电路相当的微小型片状元件。④混合集成电路（包括厚膜、薄膜）进一步提高集成度和可靠性以及机械化、自动化生产的能力。
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