干货：压力传感器的工作原理及趋势分析

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。并且在不同环境下，需要使用不同类型的压力传感器，以避免误差。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201701/342462.htm

不同压力传感器的工作原理

1、压阻式力传感器：电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。

2、陶瓷压力传感器：陶瓷压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。

3、扩散硅压力传感器：扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应，利用压阻效应原理，被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，利用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

4、蓝宝石压力传感器：利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移。

5、压电式压力传感器：压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

压力传感器的应用领域

压力传感器主要应用于：增压缸、增压器、气液增压缸、气液增压器、压力机，压缩机，空调制冷设备等领域。

1、应用于液压系统

压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。当控制阀芯突然移动时，在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。在典型的行走机械和工业液压中，如果设计时没有考虑到这样的极端工况，任何压力传感器很快就会被破坏。需要使用抗冲击的压力传感器，压力传感器实现抗冲击主要有2种方法，一种是换应变式芯片，另一种方法是外接盘管，一般在液压系统中采用第一种方法，主要是因为安装方便。此外还有一个原因是压力传感器还要承受来自液压泵不间断的压力脉动。

2.应用于安全控制系统

压力传感器在安全控制系统中经常应用，主要针对的领域是空压机自身的安全管理系统。在安全控制领域有很多传感器应用，压力传感器作为一种非常常见的传感器，在安全控制系统中应用也不足为奇。

在安全控制领域应用一般从性能方面来考虑，从价格上的考虑，还有从实际操作的安全性方便性来考虑，实际证明选择压力传感器的效果非常好。压力传感器利用机械设备的加工技术将一些元件以及信号调节器等装置安装在一块很小的芯片上面。所以体积小也是它的优点之一，除此之外，价格便宜也是它的另一大优点。在一定程度上它能够提高系统测试的准确度。在安全控制系统中，通过在出气口的管道设备中安装压力传感器来在一定程度上控制压缩机带来的压力，这算是一定的保护措施，也是非常有效的控制系统。当压缩机正常启动后，如果压力值未达到上限，那么控制器就会打开进气口通过调整来使得设备达到最大功率。

3.应用于注塑模具

压力传感器在注塑模具中有着重要的作用。压力传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内，它能够测量出塑料在注模、充模、保压和冷却过程中从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。

4.应用于监测矿山压力

传感器技术作为矿山压力监控的关键性技术之一。一方面，我们应该正确应用已有的各种传感器来为采矿行业服务;另一方面，作为传感器厂家还要研制和开发新型压力传感器来适应更多的采矿行业应用。压力传感器有多种，而基于矿山压力监测的特殊环境，矿用压力传感器主要有：振弦式压力传感器、半导体压阻式压力传感器、金属应变片式压力传感器、差动变压器式压力传感器等。这些传感器在矿产行业都有广泛的应用，具体使用哪种传感器还有根据具体的采矿环境进行选择。

5.应用于促进睡眠

压力传感器本身无法促进睡眠，我们只是将压力传感器放在床垫地下，由于压力传感器具有高灵敏度，当人发生翻身、心跳以及呼吸等有关的动作时，传感器会分析这一系列信息，去推断睡眠人睡觉处于一个什么状态，然后通过对传感器的分析，收集传感器的信号得到心跳和呼吸节奏等睡眠的数据，最后将所有数据处理谱成一首段的曲目，当然能将你一个晚上的睡眠压缩成一首几分钟的音乐。

6.应用于压缩机，空调冷设备

压力传感器常用于空气压力机，以及空调制冷设备，这类传感器产品外形小巧、安装方便、导压口一般采用专用阀针式设计。

趋势

1.主要垂直行业，包括石油和天然气、汽车和医疗保健的技术进步导致了多种应用程序以及压力传感器功能的演变。

2.汽车领域是压力传感器的最重要的用户之一，汽车生产的激增导致对压力传感器和相关组件的需求不断增加。

3.机动车安全已成为整个汽车行业的重要方面，围绕此项特性的严格的政府法规有助于促进汽车行业压力传感器的需求增长。

4.基于微机电系统(MEMS)和纳机电系统(NEMS)的技术一直以来广受大众欢迎，采用量大增，导致压力传感器市场的增长。

5.消费电子压力传感器使用量大大增加，成为整个市场发展最快的应用领域。

6.终端使用行业如汽车和医疗保健市场趋于成熟成为阻碍北美和欧洲压力传感器市场的一大挑战。

7.在亚洲国家，如中国、日本、印度和韩国快速的工业化和机动车生产都可以归结为亚太压力传感器市场的发展。

8.亚太和中东地区的智能城市基础设施的发展持有巨大的未来增长潜力。

9.消费者购买压力传感器对其安装和更换不断飙升的成本心存忧虑，可能会影响压力传感器市场。

10.在过去的几年中，压力传感器市场取得了迅速进展，对竞争格局产生了积极影响，为市场引入了新的参与者并扩大了市场现有参与者的范围。

深度分析！2022年中国MEMS压力传感器市场现状与发展前景分析

——原标题：深度分析！2022年中国MEMS压力传感器市场现状与发展前景分析 未来或成长为300亿级市场

MEMS传感器行业主要上市公司： 目前国内MEMS传感器行业的上市公司主要有歌尔股份(002241)、赛微电子(300456)、士兰微(600460)、华润微(688396)、高德红外(002414)等。

本文核心数据： 市场规模

MEMS压力传感器简介

一般来讲，大部分MEMS压力传感器的敏感元件是硅膜片，按照不同的敏感机理，MEMS压力传感器可以分为电容式压力传感器、压阻式压力传感器以及谐振式压力传感器。目前汽车上的压力传感器有很多：歧管压力测量，用来控制空燃比，控制废弃循环等;大气压测量，用来修正空燃比;气缸内气测量，用来控制爆震;燃油喷射压力测量;充气压力测量，安全气囊系统;轮胎气压，轮胎气压的监控等。

国内企业研发水平上升，供给端有望实现国产化替代

从我国MEMS压力传感器主要上市企业的研发投入强度来看，2016-2020年，我国主要企业的研发投入强度较大，尤其是敏芯股份(688286)，研发投入强度基本保持在10%以上。

从主要上市企业有关MEMS压力传感器的研发项目来看，各企业积极布局高精度等高端MEMS压力传感器，具体来看敏芯股份(688286)的研发项目达到国际先进水平，可广泛用于可穿戴、智能家居等领域;另外，其在MEMS压力传感器的封装测试技术已经达到行业领先水平。未来，随着像敏芯股份(688286)一类的企业将不断涌现，我国MEMS压力传感器芯片设计国产化以及行业产业化可期。

MEMS压力传感器广泛应用于汽车与医疗领域

近些年来，新型半导体材料不断出现，MEMS的加工工艺、传感器的结构设计以及敏感元件的集成设计也在不断地突破，成本低、准确度高、可批量生产及体积小等特点使MEMS压力传感器的应用范围也越来越广泛。目前，汽车和医疗是MEMS压力传感器最大的应用领域。未来智能手机、平板电脑可能集成MEMS压力传感器用以检测大气压，或充当高度计以支持室内定位服务。

汽车行业发展助推MEMS压力传感器规模保持高增速

——汽车整体产量增速放缓，新能源汽车市场崛起

2012-2017年，我国汽车产量整体保持上升的趋势，近两年有所下降。2017年后，我国汽车产量开始下滑。2019年，我国汽车产业面临的压力进一步加大，产销量与行业主要经济效益指标均呈现负增长。2019年产量为2572.1万辆，同比下降7.51%。2020年，由于国内疫情的影响，一季度部分工厂停工停产，导致全年汽车产量下降至2522.5万辆，同比下降2%。

受益于政策的优惠，我国新能源汽车市场从2014年开始快速发展，近几年保持相对稳定状态。目前，为了缓解疫情对新能源汽车行业的影响，我国推迟补贴政策至2021年底，行业发展正逐渐恢复中。根据中国汽车工业协会统计数据显示，2020年中国新能源汽车产量达到136.6万辆，产量较2019年有所回升。

——MEMS压力传感器替代优势明显，市场体量较大

压力传感器是汽车电子控制系统电子控制系统的重要信息源，由于安装位置的环境温度和印刷电路板(PCB)上的要求放置，传统的压力传感器在汽车应用中可能会发生高温，从而影响附近零部件的工作温度。而MEMS压力传感器克服了原有传感器温度适应性差的缺点，一般能保证0.1%~0.3%F.S.的稳定性。普通轿车一般搭载近百种MEMS压力传感器，而高档轿车的MEMS压力传感器需求更大。

目前，MEMS压力传感器已成为MEMS传感器市场规模最大的细分市场之一，在汽车、工业、医疗和和航天航空领域均有广泛的应用。2020年我国MEMS压力传感器市场规模约为135亿元。

MEMS压力传感器未来有望成长为近300亿级市场

MEMS压力传感器在汽车市场应用的兴起是其应用市场的一部分，未来压力传感器里的高度计另外一个主要应用市场将会是爆发的无人机市场。美国《Aviation Week&Space Technology》刊登的分析报告称，2014-2023年将是无人机市场的指数发展期，至2023年全球无人机市场的规模将达到673亿美元。高度计将广泛应用于无人机的制造。随着无人机制造市场的爆发，压力传感器中高度计的用量应将出现更大增长。

从应用来看，无人机内置的高性能MEMS气压传感器可精确测量高度，并可与IMU的高度控制读数结合使用。另外，MEMS气压计还有低延迟性、体积小、重量轻、功耗低等优势。

随着无人机技术的逐步成熟，近几年无人机应用逐渐从军用扩展到民用领域，在防灾、电力、森林、气象、喷洒农药、遥感遥测、电力巡线、地质勘探、海洋勘测等多方面有广泛的应用，并且已有货运航空公司开展无人机送货的实验运行。2015-2019年我国无人机市场规模不断扩大，2019达到604亿元。

在国内市场上，在消费电子、可穿戴设备、无人机等行业高需求的推动下，结合国内MEMS压力传感器国产化进程加快，以及市场历年增长趋势，预测到2025年约接近300亿元。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国MEMS传感器行业市场需求与投资战略规划分析报告 》，同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业研究、产业链咨询、产业图谱、产业规划、园区规划、产业招商引资、IPO募投可研、IPO业务与技术撰写、IPO工作底稿咨询等解决方案。

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