1、目的及意义

随着科学技术的发展，工业生产飞速发展，油压传感器是工业中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种业自控环境，涉及水利水电、工程机械、航空航天、交通运输、石油化工、机床、管道等众多行业工。

油压传感器广泛应用于各种汽车和柴油车，其作用是实时检测发动机的机油压力，以保证发动机正常工作。一旦机油压力过低，发动机就会因为缺少机油润滑而造成强烈的摩擦，这样就会导致发动机严重磨损以及发热，进而可能会损坏发动机，对车辆整体的运转造成很大的影响。由此可见，机油压力是发动机的一个重要参数。所以，需要在发动机上安装油压测量装置，以检测发动机的机油压力信号。 如果机油压力低于一定值，油压测量装置就会就会发出报警信号，安装在仪表盘内的报警灯就会被点亮，从而提醒驾驶员注意检查发动机的机油情况。而由于人们对于精密测量的要求越来越高，在不少领域都需要能够实现对压力数据进行精密的测量，对测量仪器的精度要求非常高，而且很多工业场合环境复杂，常规的测量手段早已不能满足需求，这进一步促进了人们寻找高精度、环境适用性好的测量方法。

1.2、现状分析

1.2.1、油压传感器结构组成

油压传感器主要由取压器、变送电路及 电气输出接口三大部分组成。取压器的基本 结构均为通过条状电阻感应压力变化，同时通过惠斯通电桥结构将阻值变化放大转化为 压差，然后传送至变送电路内进行滤波、放 大等处理。在油压的检测过程中，其温度变 化不可避免，通常在惠斯通电桥的四个电阻条以外单独做一条温敏电阻，以同步检测敏感电阻所在区域的温度变化，为后续的温漂 修正提供温度值。同时，为了防止油压的过 冲击的影响，有些产品在取压器前端做一个 倒漏斗式的入口，可以很明显的避免和减少油压过冲的影响。常用的油压传感器，其主 体结构均如下图：

根据不同的取压器形式，可以分为Si应 变片式油压传感器、陶瓷式油压传感器以及溅射薄膜式油压传感器三种。

Si应变片式油压传感器的特点是其成本 低，且适宜于大批量生产。此种油压传感器利用单晶硅的压阻效应，通过惠斯通电桥结 构放大压力导致的电阻量变化，从而转化为 最终的电压或电阻输出。对于Si材料本身来 说，其压阻效应相较于金属和陶瓷而言更加明显，因此Si应变片式油压传感器除了具有 成本低及适宜于大批量生产的优点意外，还 具有测量范围宽、灵敏度高、输出信号强等 特点，在低压值的传感器中应用较广。Si应变片式油压传感器的一个显著的缺点是，Si 材料本身的强度不足，如果环境中有较强的 压力冲击，容易直接将Si应变片击穿，对整 个油压控制系统造成损害。当前的使用中，一般应用油或真空将其隔离，以期保证后续 电路系统的安全性。

陶瓷式油压传感器的核心元件为陶瓷 芯体。陶瓷为一种具有抗腐蚀和抗震动等特 色的材料，同时其热稳定性要由于Si材料，其最优工作温度范围可达-40oC到125oC(相比 较而言，Si的最优工作温度范围为-20oC到 85oC)，且具有长期热稳定性。其一般的测 量原理为，将厚膜电阻片制作在陶瓷薄膜表面，陶瓷薄膜受压变形后厚膜电阻的阻值相 应的发生变化，从而输出端压差的存在。通 过一定的校准后，陶瓷式油压传感器具有长 期的温度稳定性和时间稳定性，同时其可应用于气压和水压的测量。

溅射薄膜式油压传感器是将厚膜电路 采用溅射的方法制作在不锈钢薄片的表面。 由于溅射本身技术的优越性，厚膜电路和不锈钢之间通过分子键键合，具有长期的稳定 性。当前应用广泛的高压油压传感器，大部 分均为溅射薄膜式油压传感器，虽然其制造 成本高，但由于其精度高，长期稳定性好，温度敏感性好，从而广泛应用于船舶、工程 机械等大中型液压设备中。

2. 研究的基本内容与方案

设计一种基于压阻式传感器的高精度油压传感器，据典型的测量系统的结构，将压力传感器设计为由压力敏感元件、信号调理电路和电源电路等功能模块构成的结构。压力敏感元件的主要功能是对被测压力进行检测和转换，把非电量转换为电量值。信号调理电路的功能为对第一级的测量信号进行调整，变成便于控制处理的标准信号。电源电路将外部供电电源转换为二次电源， 供信号调理电路使用。

根据要实现的功能，研究内容包括：

1） 学习压阻传感器的相关知识，掌握工作原理，完成电阻测压的可行性分析；

2） 完成电路仿真测试、压阻传感器的硬件设计及软件设计；

3） 进行温漂校准设计、非线性校准设计及电 磁兼容设计；

4） 对传感器进行性能及精准度测试；

5） 绘制电路图和程序流程图。

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[4]李晓辉.基于电容法的微位移测量技术的研究.大连海事大学.2015

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[6]邬林,陈丛,钱江蓉,赵潇,胡国俊.陶瓷压阻式机油压力传感器研制[J].传感器世界,2017,23(05):11-14

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1、目的及意义

随着科学技术的发展，工业生产飞速发展，油压传感器是工业中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种业自控环境，涉及水利水电、工程机械、航空航天、交通运输、石油化工、机床、管道等众多行业工。

油压传感器广泛应用于各种汽车和柴油车，其作用是实时检测发动机的机油压力，以保证发动机正常工作。一旦机油压力过低，发动机就会因为缺少机油润滑而造成强烈的摩擦，这样就会导致发动机严重磨损以及发热，进而可能会损坏发动机，对车辆整体的运转造成很大的影响。由此可见，机油压力是发动机的一个重要参数。所以，需要在发动机上安装油压测量装置，以检测发动机的机油压力信号。 如果机油压力低于一定值，油压测量装置就会就会发出报警信号，安装在仪表盘内的报警灯就会被点亮，从而提醒驾驶员注意检查发动机的机油情况。而由于人们对于精密测量的要求越来越高，在不少领域都需要能够实现对压力数据进行精密的测量，对测量仪器的精度要求非常高，而且很多工业场合环境复杂，常规的测量手段早已不能满足需求，这进一步促进了人们寻找高精度、环境适用性好的测量方法。

1.2、现状分析

1.2.1、油压传感器结构组成

油压传感器主要由取压器、变送电路及 电气输出接口三大部分组成。取压器的基本 结构均为通过条状电阻感应压力变化，同时通过惠斯通电桥结构将阻值变化放大转化为 压差，然后传送至变送电路内进行滤波、放 大等处理。在油压的检测过程中，其温度变 化不可避免，通常在惠斯通电桥的四个电阻条以外单独做一条温敏电阻，以同步检测敏感电阻所在区域的温度变化，为后续的温漂 修正提供温度值。同时，为了防止油压的过 冲击的影响，有些产品在取压器前端做一个 倒漏斗式的入口，可以很明显的避免和减少油压过冲的影响。常用的油压传感器，其主 体结构均如下图：