压力传感器作为工业自控和智能设备中的核心元件，其核心功能是将压力信号转化为可测量的电信号。根据工作原理、结构特性及信号转换方式的不同，压力传感器可细分为以下六大类，每类传感器在性能参数和应用场景上存在显著差异。
一、压阻式压力传感器：半导体材料的精密感知
压阻式传感器基于单晶硅材料的压阻效应，当硅膜片受压时，其晶格结构发生微小形变，导致电阻率显著变化。通过集成惠斯通电桥电路，可将电阻变化转换为与压力成正比的电压信号。此类传感器分为金属应变片式、玻璃微熔式及薄膜溅射式三种技术路线：
金属应变片式：采用金属电阻应变片粘贴于弹性元件表面，通过应变引起的电阻变化实现压力测量，广泛应用于工业自动化领域。
玻璃微熔式：利用MEMS技术将硅应变计与不锈钢膜片通过高温烧结工艺结合，形成微米级敏感结构，在医疗设备中实现高精度血压监测。
薄膜溅射式：通过物理气相沉积（PVD）在陶瓷基底上溅射金属薄膜，形成压阻敏感层，其线性度可达0.1%FS，适用于航空航天领域的气动参数检测。
二、压电式压力传感器：动态压力的瞬态捕捉
压电传感器利用石英晶体、压电陶瓷等材料的正压电效应，当材料受压产生机械变形时，表面会生成与压力成正比的电荷。此类传感器具有1MHz级的超高频率响应特性，但电荷易泄漏的特性限制了其静态测量能力。典型应用包括：
爆炸冲击波监测：在军工试验中捕捉纳秒级压力脉冲
发动机燃烧分析：通过缸内压力传感器优化燃油喷射时序
高频振动检测：在风洞实验中测量气流脉动压力
三、电容式压力传感器：微位移的精密转化
电容传感器通过测量极板间距或有效面积变化来感知压力，其核心结构由固定电极和可动金属膜片构成。当膜片受压变形时，电容值发生线性变化，经转换电路输出标准信号。该技术具有三大优势：
温度稳定性：采用陶瓷介质可消除温度漂移
过载能力：差动结构设计可承受10倍量程过载
微压测量：在气象观测中实现0.1Pa级分辨率
典型应用包括半导体制造设备的真空度监测、医疗呼吸机的气道压力控制等场景。
四、陶瓷压力传感器：耐腐蚀环境的理想选择
陶瓷传感器采用95%氧化铝陶瓷膜片作为感力弹性体，通过厚膜印刷工艺在膜片背面制作惠斯通电桥。其独特优势在于：
介质兼容性：可直接接触强酸强碱溶液
抗磨损性：陶瓷硬度达HRA88，使用寿命超10年
高温稳定性：在250℃环境下仍能保持0.5%FS的精度
在石油化工领域，陶瓷传感器广泛应用于钻井液密度监测、管道腐蚀压力检测等场景。
五、扩散硅压力传感器：工业标准的普及之选
扩散硅传感器通过离子注入工艺在硅膜片表面形成压阻敏感层，当膜片受压产生微位移时，电阻值发生线性变化。该技术具有三大特点：
量程覆盖广：从-0.1MPa到60MPa的全量程覆盖
输出标准化：提供4-20mA、0-5V等工业标准信号
成本优势：量产成本较蓝宝石传感器降低60%
在供水系统、液压设备等领域，扩散硅传感器占据80%以上的市场份额。
六、蓝宝石压力传感器：极端环境的性能标杆
蓝宝石传感器采用硅-蓝宝石异质集成技术，其核心元件为钛合金接收膜片与蓝宝石敏感元件的组合结构。该技术突破了传统传感器的性能极限：
耐温性：在500℃高温下仍能保持0.1%FS的精度
抗辐射性：在核电站环境中寿命超过20年
计量特性：通过NIST认证的0.01级精度标准
在航空航天领域，蓝宝石传感器被用于火箭发动机燃烧室压力监测、卫星推进系统真空度检测等关键任务。
技术选型的关键考量
在实际应用中，需根据测量范围、环境条件、成本预算等要素进行综合评估：
动态测量场景：优先选择压电式传感器
腐蚀性介质环境：陶瓷传感器为首选方案
高精度需求：蓝宝石传感器提供终极解决方案
成本敏感型应用：扩散硅传感器实现性能平衡
随着MEMS技术的持续突破，压力传感器正朝着微型化、智能化方向发展。最新研发的柔性压阻传感器已实现0.1mm级的弯曲半径，在可穿戴设备领域展现出巨大应用潜力。未来，压力传感器将与物联网、人工智能技术深度融合，构建起覆盖工业、医疗、消费电子的全场景感知网络。
