[发明专利]可线性输出模拟信号的薄膜压力传感器及其实现方法

说明书

本发明公开的一种可线性输出模拟信号的薄膜压力传感器及其实现方法，由薄膜压力感应片和转换模块两部分组成，转换模块的后端设有传感器输出接口。该传感器实现方法与原理简单，可线性输出电压模拟信号，便于用户采集测试与系统集成，是一种通用型的薄膜压力传感器。

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及压力传感器领域的一种可线性输出模拟信号的薄膜压力传感器。

背景技术

传感器是一种检测装置，能感受到被测试的信息，并能将检测到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，广泛应用于建筑、水利、地质、化工、医疗、物联网等领域。压力传感器是各类传感器中的一种，其中薄膜压力传感器具有其它固态压力传感器无法比拟的优点，例如柔软、可挠性、尺寸小、耐腐蚀等，特别是薄膜测力传感器在一些对测量空间有限制的地方以轻便微小体积等无以替代的优势替代粗大笨重的压力传感器，在市面上被广泛使用。

但市面上直接买到的薄膜压力传感器一般是压阻性的，即随着压力的变化其电阻发生变化，且压力与电阻之间的关系是非线性的，使用的时候必须在其后端加配转换电路模块，普通的采集卡一般不能直接采集，后期将测试到的信号转换成压力也比较麻烦，也不便于集成。这些缺点很大程度上限制了这种传感器的使用，特别是普通用户使用起来非常麻烦，往往需要专门学习电路知识。严格意义上说，市面上常说的薄膜压力传感器仅是一种压力感应片，并不是常规的通用型传感器。

发明内容

本发明针对已有薄膜式压力传感器的不足，提出一种可线性输出模拟信号的薄膜压力传感器及其实现方法。

本发明所采取的措施是：可线性输出模拟信号的薄膜压力传感器由薄膜压力感应片与转换模块两部分组成，转换模块后端设有输出接口。薄膜压力感应片宜为双面均有敏感材料的结构，转换模块由电路板制作而成。

本发明的实现方法为：（a）薄膜压力感应片采用双面均有敏感材料的结构，这种感应片受到压力F作用时，其压力大小F与其电阻R的倒数大多成线性关系；提前对薄膜压力感应片进行测试，挑选线性关系较好的感应片；（b）利用电路板技术制作转换模块，其转换电路实现电压转换公式：V_out=V₀（1+K/R），该公式中V_out为转换模块输出电压，V₀为转换模块中的基准固定电压，K为一个固定电阻，R为薄膜压力感应片的电阻；（c）由于压力F与1/R成线性关系，根据V_out=V₀（1+K/R）可知，F与V_out也是线性关系。由此，便得到可线性输出电压模拟信号的薄膜压力传感器。

本发明的有益效果是：本发明的可线性输出模拟信号的薄膜压力传感器，其结构与原理均简单，但这种薄膜压力传感器可线性输出电压信号，即其在进行压力测试的时候输出的电压模拟信号与测试的压力值是线性关系的，这样便极大地方便于用户使用；实现了普通采集卡便可直接采集，也实现了用户可将这种薄膜压力传感器与其他系统直接集成，可以方便的接入开发的电路板。用户使用时直接与传感器输出接口连接即可，方便高效。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

附图说明

图1为本发明可线性输出模拟信号的薄膜压力传感器示意图。

图2为本发明实施例中薄膜压力感应片1/R与F之间的关系曲线图。

图3为本发明实施例中薄膜压力传感器V_out与F之间的关系曲线图。

图中，1．薄膜压力感应片，2．转换模块，3．输出接口。

具体实施方式

实施例：结合图1对本发明的可线性输出模拟信号的薄膜压力传感器的一种实施例进行说明。首先在市面上选取一种薄膜压力传感器作为本发明传感器中的薄膜压力感应片（1），这种薄膜压力感应片为双层薄膜结构，且双层薄膜上均有黑色的敏感材料层，使用电阻测试设备测试其电阻R与所受压力F关系，挑选F与1/R为线性关系的薄膜压力感应片（1），该感应片的F与1/R之间的关系曲线如图2所示，其F与1/R之间的线性拟合度大于0.99，它们之间呈线性关系。然后，利用电路板制作转换模块（2），该转换模块中的电路可实现公式：V_out=V₀（1+K/R），该公式中V_out为转换模块输出电压，V₀为转换模块中的基准固定电压，K为一个固定电阻，R为薄膜压力感应片的电阻；此实施例中具体设定V₀为1.25 V，K为10 KΩ。最后，将此转换模块（2）与薄膜压力感应片（1）连接，其输出接口（3）即可线性输出模拟电压信号。图3为本实施例薄膜压力传感器V_out与F之间的关系曲线图，从图中可知，该传感器输出V_out与F之间的线性拟合度大于0.99，呈线性关系，说明其为可线性输出模拟信号的薄膜压力传感器。