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

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

氣壓計用于檢測氣體或液體的氣壓。作為一種換能器，氣壓計將所施加的氣壓轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字輸出信號，通常根據(jù)氣壓測量類型以及壓敏技術(shù)進行分類。

測量氣壓有三種方法：

絕壓：絕壓是相對于理想真空測量的氣壓。如果把絕對氣壓計放在空氣中，那么傳感器將讀取該位置的實際氣壓。因此，絕對氣壓計受到海拔變化和天氣變化等影響。

差壓：兩個氣壓源之間測得的氣壓差。

表壓：當其中一個氣壓源為環(huán)境氣壓時，測得的氣壓差就叫做表壓。

明確了測壓方法后，還需要意識到氣壓計制作時所采用的不同原理將直接影響到檢測的精度、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：利用壓阻效應(yīng),檢測施加氣壓時安裝在膜片上的一個或多個電阻的電阻變化。適用于物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)和醫(yī)療等所需的通用壓力測試。

?壓電式氣壓計：利用壓電材料的特性, 檢測施加在表面的氣壓成正比的電荷。

了解氣壓計的8個主要參數(shù)

除了氣壓計的基本原理外，您還需要了解相關(guān)參數(shù)的含義，這也是您選擇氣壓計的主要參考依據(jù)：

氣壓范圍或量程：傳感器能夠測量的氣壓區(qū)間。傳感器能承受的過壓值，也就是當氣壓計回到工作范圍內(nèi)時，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。

精準度：絕對精度表示氣壓計輸出與實際氣壓的接近程度。它表示為兩個值之間的差值。相對精度則是兩次測量之間的誤差。

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：簡而言之就是與傳感器輸入變化有關(guān)的傳感器輸出隨機變化。

溫度系數(shù)偏移量：也被稱為0壓強的溫度系數(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。

功耗：對于那些運行在小電池上，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，國際制壓力單位(SI) ，1Pa = 1 N/m2

bar – 巴，氣壓單位，1 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 ℉時的29.92 in/Hg海平面氣壓規(guī)定為標準大氣壓，這個平均值不受時間影響，而受到測量點的地理位置、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 個標準大氣壓= 14.7 psi = 76 cm/Hg = 29.92 in/Hg = 1.01325 bar = 1013.25 mbar

可以用下面的表達式表示大氣壓與海拔高度之間關(guān)系[1]:

其中:

P0 是標準大氣壓，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，當高度從海平面上升到海拔11,000米高時，大氣壓從1013.25 mbar降到230 mbar。我們從圖中不難看出，當高度低于1,500米時，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量數(shù)據(jù)，可以在目標應(yīng)用中構(gòu)建一個大氣壓高度查詢表，根據(jù)壓力傳感器的測量結(jié)果，確定對應(yīng)的海拔高度。

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

應(yīng)用實例:利用MEMS傳感器確定樓層

0.1 mbar（10Pa） /rms的測量分辨率使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)采集時間總計大約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)。但氣壓計的應(yīng)用成為一個新的方案，該方案的設(shè)計基于氣壓變化——當人向某一個高度移動時，氣壓會下降。

如下圖所示，在該方案中，首先可穿戴設(shè)備或者手機上必須擁有一個優(yōu)質(zhì)的氣壓計，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)多個地方均部署了高度監(jiān)測站，用于測量局部環(huán)境氣壓，校正天氣等影響因素，創(chuàng)建出一個高精度的海拔度數(shù)，進而確定該設(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4400+縣市，90%高于3層的建筑。

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用于水下設(shè)備監(jiān)測 ，潛水應(yīng)用等等