原创 压力传感器，工业自动化中的关键“感知器官”

压力传感器是指能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，按不同测压方法，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器；按不同测压原理，压力传感器又可分为常见的压阻式压力传感器、电容式压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器与陶瓷压力传感器等。

作为工业自动化与智能化的关键器件，压力传感器在各类工业设备中扮演着不可或缺的角色，其通过精确感知和转换物理压力信号，为工业物联网（IIoT）构建起了高效精确的“压力感知层网络”。这一“压力感知层网络”不仅可实现对各种工业设备压力状态的实时监控与精准控制，还可为汽车电子、工业控制与石油化工等众多领域提供更加精准、高效的测量解决方案。

压力传感器，从工业应用至生活日常

在汽车领域中，压力传感器被广泛应用于制动系统、排放控制系统、轮胎监测、发动机管理和悬挂系统等关键部位。

在制动系统中，通过压力传感器测量制动液压力，能够实时监测制动系统的工作状态，确保制动系统的响应灵敏性和安全性，为行车安全提供有力保障。在排放控制系统中，通过压力传感器测量三元催化器前后的压力差以及颗粒捕集器（DPF）前后的压力差，能够为精确的排放控制和诊断提供关键数据，满足日益严格的环保要求。在胎压监测系统（TPMS）中，通过压力传感器实时监测轮胎压力，一旦发现压力异常，便能及时发出警报，有效预防爆胎事故的发生。

在发动机管理系统中，通过压力传感器测量进气歧管的绝对压力与涡轮增压器的压力，有助于优化发动机的燃油喷射和点火时间，确保发动机的正常运行和性能优化。在空气悬挂系统中，通过压力传感器测量气囊压力，可合理调节车身高度和悬挂硬度，提升驾乘的舒适性和操控稳定性。

在空气压缩机（空压机）中，压力传感器同样发挥着重要作用，其通常安装在进气口、排气口、储气罐、压缩腔、冷却系统与润滑系统等位置。

螺杆式空气压缩机-简示图

在进气口中，通过压力传感器测量进气压力，可确保空气供应充足，防止过滤器堵塞；在排气口，通过压力传感器测量排气压力，可确保输出压力符合要求，防止超压或低压；在储气罐中，通过压力传感器测量内部压力，可确保稳定、安全地输出压力。

在压缩腔中，通过压力传感器测量压力变化，可优化压缩效率；在冷却系统中，通过压力传感器测量冷却系统压力，可防止过热现象的发生；在润滑系统中，通过压力传感器测量润滑油压力，可确保润滑效果，避免设备磨损。

在智能手机/平板电脑等消费类电子产品中，压力传感器通常集成在电子设备内部主板附近，通过测量大气压力，结合GPS和陀螺仪等其他传感器，能够为设备提供高度测量与定位辅助能力，提升设备的定位精度。

同时，压力传感器还可通过监测大气压力的微小变化，辅助估算天气变化，为用户提供天气预测服务。此外，它还能检测设备内部气压变化，判断设备是否进水或密封性是否良好，为设备的防水性能提供监测保障。

设计师在选择压力传感器时，需综合考虑多方面因素。首先，要深入了解各应用场景下所需要的压力量程，确保所选传感器的量程能够覆盖实际应用中的压力范围。其次，根据具体的国家标准与安全标准，精确确定压力传感器的测量精度与响应时间。测量精度直接影响到数据的准确性，而响应时间则关系到系统的实时性。

例如，在汽车的胎压监测系统中，通常要求量程在0~1.5MPa，测量精度≤±0.2%FS，响应时间≤50ms，以满足汽车行驶过程中对轮胎压力实时、精准监测的需求。

HP203N，MEMS高精度气压传感器

值得一提的是，作为工业实践中常用的一种器件设备，压力传感器不仅具备着高精度的测量能力与快速的数据响应能力，还具备着小型化与智能化等特点。

以HP203N这款通用气压传感器为例，其属于绝压传感器，可应用于手持气压计，智能手机/平板电脑，工业压力和温度传感器系统，运动手表，气象站设备，室内导航和地图协助，压力、温度和海拔高度数据记录器，应急服务的GPS定位等众多领域。

HP203N高精度气压传感器 功能框图

HP203N支持数字I²C接口，可提供准确的温度、压力或海拔高度数据。传感器的压力和温度输出由高分辨率24位ADC进行数字化。海拔高度值是根据压力和温度数据，通过特定的公式计算得出，且所有内置计算采用了高速4MHZ的浮点运算，计算误差小。

HP203N在校准时已经完成温度补偿，可节省外部MCU系统的工作量。提供简单的基于命令访问模式的数据通信接口。

展望未来，随着科技的迅猛发展，压力传感器将朝着更高精度、更小体积和更低成本的方向持续进步。而物联网技术的普及将使其更加智能化，可实现远程的实时监控与数据分析，为各行业的生产、管理和决策提供更加丰富、准确的数据支持，带来更多的便利和创新。