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引言：氣壓計(jì)已經(jīng)越來越多地被用于智能手機(jī)，平板電腦和可穿戴技術(shù)中，并為精準(zhǔn)的高度位置監(jiān)測(cè)以及預(yù)測(cè)性維護(hù)等新工業(yè)應(yīng)用打開大門。那該如何根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇合適的氣壓計(jì)？關(guān)注哪些具體參數(shù)？選品上需要考慮哪些技術(shù)細(xì)節(jié)？最新的氣壓計(jì)組合有哪些？氣壓計(jì)又有什么新的應(yīng)用方向？通過本文介紹，希望您能獲得必要的信息，為下一個(gè)設(shè)計(jì)匹配出最理想的氣壓計(jì)。

了解3種壓力測(cè)量方法及4種制作技術(shù)，選擇合適自己設(shè)計(jì)的那款

氣壓計(jì)用于檢測(cè)氣體或液體的氣壓。作為一種換能器，氣壓計(jì)將所施加的氣壓轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字輸出信號(hào)，通常根據(jù)氣壓測(cè)量類型以及壓敏技術(shù)進(jìn)行分類。
測(cè)量氣壓有三種方法：
絕壓：絕壓是相對(duì)于理想真空測(cè)量的氣壓。如果把絕對(duì)氣壓計(jì)放在空氣中，那么傳感器將讀取該位置的實(shí)際氣壓。因此，絕對(duì)氣壓計(jì)受到海拔變化和天氣變化等影響。
差壓：兩個(gè)氣壓源之間測(cè)得的氣壓差。
表壓：當(dāng)其中一個(gè)氣壓源為環(huán)境氣壓時(shí)，測(cè)得的氣壓差就叫做表壓。

明確了測(cè)壓方法后，還需要意識(shí)到氣壓計(jì)制作時(shí)所采用的不同原理將直接影響到檢測(cè)的精度、范圍、傳感器尺寸以及適用的環(huán)境。以下是最常用的幾種壓敏技術(shù)：
?壓阻式氣壓計(jì)：利用壓阻效應(yīng),檢測(cè)施加氣壓時(shí)安裝在膜片上的一個(gè)或多個(gè)電阻的電阻變化。適用于物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)和醫(yī)療等所需的通用壓力測(cè)試。
?壓電式氣壓計(jì)：利用壓電材料的特性, 檢測(cè)施加在表面的氣壓成正比的電荷。
適用于高溫環(huán)境，比如在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行高動(dòng)力壓力測(cè)量。
?電容式氣壓傳計(jì)：檢測(cè)由玻璃,陶瓷或者硅制成的膜片運(yùn)動(dòng)引起的電容變化來測(cè)量氣壓。同樣適用于物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)和醫(yī)療所需的通用壓力測(cè)試
?光纖氣壓傳計(jì)：利用光纖中的光效應(yīng)。適用于石油天然氣、航空航天、國(guó)防醫(yī)療等惡劣環(huán)境。
了解氣壓計(jì)的8個(gè)主要參數(shù)

除了氣壓計(jì)的基本原理外，您還需要了解相關(guān)參數(shù)的含義，這也是您選擇氣壓計(jì)的主要參考依據(jù)：
氣壓范圍或量程：傳感器能夠測(cè)量的氣壓區(qū)間。傳感器能承受的過壓值，也就是當(dāng)氣壓計(jì)回到工作范圍內(nèi)時(shí)，設(shè)備可以承受并保持功能的最大氣壓，也應(yīng)該納入考量范圍。

精準(zhǔn)度：絕對(duì)精度表示氣壓計(jì)輸出與實(shí)際氣壓的接近程度。它表示為兩個(gè)值之間的差值。相對(duì)精度則是兩次測(cè)量之間的誤差。
封裝：由最終應(yīng)用環(huán)境和大小限制決定。小尺寸，防水封裝往往更受青睞。
噪音：簡(jiǎn)而言之就是與傳感器輸入變化有關(guān)的傳感器輸出隨機(jī)變化。
溫度系數(shù)偏移量：也被稱為0壓強(qiáng)的溫度系數(shù)。表示在0氣壓下偏移量受溫度影響的變化值，所以越小越好。
輸出數(shù)據(jù)速率：數(shù)據(jù)采樣的速率。
帶寬：可以采樣而不產(chǎn)生混疊的最高頻率信號(hào)。
功耗：對(duì)于那些運(yùn)行在小電池上，以及那些需要盡可能保持電池壽命的應(yīng)用來說，功耗極其重要。功耗跟ODR和分辨率的選擇有很大關(guān)系，氣壓計(jì)的RMS 噪音也跟帶寬和分辨率有關(guān)，所以要權(quán)衡功耗的分辨率以適合傳感器的應(yīng)用要求。
當(dāng)然，還有其他參數(shù)，如電源電壓工作溫度、范圍、通信接口等等。

大氣壓與海拔高度的關(guān)系
下面是大氣壓測(cè)量單位：
psi – 磅-平方英寸
cm-Hg – 水銀柱高（厘米）
cm-Hg – 水銀柱高（英寸）
Pa – 帕，國(guó)際制壓力單位(SI) ，1Pa = 1 N-m2
bar – 巴，氣壓?jiǎn)挝唬? bar = 105Pa
mbar – 毫巴，1mbar = 10-3 bar

我們居住在地球大氣層的底層，大氣壓隨著海拔高度上升而降低。我們將在59 ℉時(shí)的29.92 in-Hg海平面氣壓規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，這個(gè)平均值不受時(shí)間影響，而受到測(cè)量點(diǎn)的地理位置、氣溫和氣流的影響。

因此，上述壓力單位之間的換算關(guān)系是:

1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓= 14.7 psi = 76 cm-Hg = 29.92 in-Hg = 1.01325 bar = 1013.25 mbar
可以用下面的表達(dá)式表示大氣壓與海拔高度之間關(guān)系[1]:

其中:
P0 是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，等于1013.25 mbar;
Altitude是以米為單位的海拔高度。
P是在某一高度的以mbar為單位的氣壓

圖1根據(jù)上面的公式描述了大氣壓變化與海拔高度的關(guān)系。

如圖所示，當(dāng)高度從海平面上升到海拔11,000米高時(shí)，大氣壓從1013.25 mbar降到230 mbar。我們從圖中不難看出，當(dāng)高度低于1,500米時(shí)，大氣壓幾乎呈線性降低，每100米大約降低11.2 mbar，即每10米大約降低1.1 mbar。為了取得更精確的高度測(cè)量數(shù)據(jù)，可以在目標(biāo)應(yīng)用中構(gòu)建一個(gè)大氣壓高度查詢表，根據(jù)壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，確定對(duì)應(yīng)的海拔高度。

如果使用全量程為300 mbar到1100 mbar的絕對(duì)MEMS壓力傳感器，測(cè)量高度可達(dá)海拔9,165米到海平面以下698米。

應(yīng)用實(shí)例: 利用MEMS傳感器確定樓層

0.1 mbar（10Pa） -rms的測(cè)量分辨率使MEMS壓力傳感器能夠發(fā)現(xiàn)在1米以內(nèi)高度變化。因此，在高層建筑內(nèi)，可以使用壓力傳感器發(fā)現(xiàn)樓層變化。

圖2所示是在意法半導(dǎo)體的意大利Castelletto寫字樓內(nèi)采集到的壓力傳感器數(shù)據(jù)。采樣速率是7Hz，數(shù)據(jù)采集時(shí)間總計(jì)大約23分鐘。從圖中我們可以清晰地看到大氣壓在不同樓層的變化。大氣壓在地下室最高。隨著樓層升高，大氣壓逐漸降低。

對(duì)于擁有多層建筑的復(fù)雜城市環(huán)境而言，目前的GPS技術(shù)并不能提供可靠的三維位置數(shù)據(jù)。但氣壓計(jì)的應(yīng)用成為一個(gè)新的方案，該方案的設(shè)計(jì)基于氣壓變化——當(dāng)人向某一個(gè)高度移動(dòng)時(shí)，氣壓會(huì)下降。

如下圖所示，在該方案中，首先可穿戴設(shè)備或者手機(jī)上必須擁有一個(gè)優(yōu)質(zhì)的氣壓計(jì)，例如：LPS22HH, BMP280-390等，或者工業(yè)氣壓傳感器ILPS22QS和ILPS28QSW

其次，在區(qū)域范圍內(nèi)多個(gè)地方均部署了高度監(jiān)測(cè)站，用于測(cè)量局部環(huán)境氣壓，校正天氣等影響因素，創(chuàng)建出一個(gè)高精度的海拔度數(shù)，進(jìn)而確定該設(shè)備所處的精確樓層高度，為地理定位帶來全新的能力。該方案可以覆蓋全美國(guó)4400+縣市，90%高于3層的建筑。

用于海拔高度，以及用作天氣預(yù)測(cè)、環(huán)境濕溫度監(jiān)測(cè)的指標(biāo)

用于水下設(shè)備監(jiān)測(cè) ，潛水應(yīng)用等等

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