组合式电阻压力传感器

定义与结构

组合式电阻压力传感器属于电阻应变式压力传感器的一种结构类型。其核心特征是：应变片不直接粘贴在直接承压的膜片上，而是粘贴在由膜片、膜盒、波纹管或弹簧管等压力敏感元件所带动的弹性转换元件（如悬臂梁、弹性梁或传动放大机构）的特定位置。压力 $P$ 作用于直接承压的膜片，使其产生位移，该位移经弹性转换元件或传动放大机构转换为应变，再传递至粘贴其上的应变片，引起应变片电阻变化。

工作原理

压力敏感元件（膜片、膜盒、波纹管、弹簧管）在压力 $P$ 作用下发生弹性变形，产生位移。该位移经弹性转换元件或传动放大机构转换为应变，粘贴于弹性转换元件表面的应变片随之变形，根据金属电阻应变效应，应变片电阻相对变化 $\frac{\mathrm{\Delta }R}{R}$ 与应变 $\epsilon$ 成正比：$\frac{\mathrm{\Delta }R}{R}=K\epsilon$，其中 $K$ 为应变片灵敏系数。通过测量电路（如电桥）将电阻变化转换为电压信号，即可得到与被测压力相关的电输出。

敏感元件类型

• 膜片：周边固定或与壳体一体的圆形薄板，压力作用下产生弯曲应变。
• 膜盒：由两个膜片对合而成，压力引入盒内，产生更大的位移或应变。
• 波纹管：薄壁圆筒带有横向波纹，压力作用下产生轴向伸长或缩短，表面应变较大。
• 弹簧管：截面为椭圆或扁圆形的弯曲金属管，压力作用下自由端产生位移，管壁产生应变。

技术特点与限制

此类传感器通常用于测量小压力。由于压力敏感元件（尤其是膜盒、波纹管）的刚度较低，其固有频率低，因此不适于测量瞬态过程（如脉动压力、冲击压力）。

符号与单位

• 压力：$P$，单位帕斯卡（Pa）或千帕（kPa）。
• 应变：$\epsilon$，无量纲。
• 电阻：$R$，单位欧姆（$\mathrm{\Omega }$）。
• 电阻变化量：$\mathrm{\Delta }R$，单位欧姆（$\mathrm{\Omega }$）。
• 灵敏系数：$K$，无量纲。