1 引言

可靠性是指產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力。可靠性是對一種產品投入使用時無故障工作能力的度量。產品可靠性的高低是表示產品在規定條件下、規定時間內，完成規定功能可能性的大小。可靠性通常采用可靠度、失效率及MTBF來表示，傳感器等元器件可靠性水平的高低通常用失效率來表示，而設備可靠性多用可靠度、MTBF、有效度等指標來表示。

壓力是生產過程和科學實驗中進行測量和控制的最基本參數之一，而對壓力進行測量的并能把壓力通過一定的規律轉換成電信號的壓力傳感器就成為測量這一信號的重要元器件，它被廣泛地應用在工業、石油、化工、生物醫學、航海、航天、航空等領域的生產和科研當中。傳感器的可靠性是十分重要的，它直接關系著使用該傳感器的系統的性能，影響著生產和建設的質量和進展速度，甚至會帶來嚴重的人身安全問題。在傳感器的使用過程中，其可靠性概念可以作為無故障性，即作為保證按技術條件所要求的極限的使用指標的性能總合性。當變換具體物理量的傳感器失效時，就可明白破壞其元件機械完整性以及輸出測量參數偏差而導致整個安裝此傳感器的產品不能完成任務的組成事件。而在傳感器的生產過程中，為了保證壓力傳感器對壓力信號的測量、傳遞的精確性、穩定性及一致性，就必須對壓力傳感器的測試過程的可靠性進行分析。

2 壓力傳感器測試原理

壓力傳感器包括利用壓阻效應制造出來的壓阻式壓力傳感器，利用壓電效應制造出來的壓電式壓力傳感器、利用應變效應制造的應變式壓力傳感器等，本文僅以壓阻式壓力傳感器為例，說明其測試原理。

壓阻式壓力傳感器芯體如圖1，R1，R2，R3，R4是4片電阻片，當受外力作用時，電阻片R1，R3亦受拉伸作用電阻增大，R2，R4電阻減小，這樣外力F的作用使4個電阻片電阻值發生變化。傳感器上的電阻R1，R2，B3，R4接成圖2所示的直流橋路。cd兩端接穩壓電源E，ab兩端為電橋電壓輸出端，輸出電壓為U0，如圖2。

式(2)就是電橋平衡條件。在傳感器上貼的電阻片是相同的4片電阻片，在理想狀態下，設其電阻值相同，即有

R1=R2=R3=R4=R (3)

所以傳感器不受外力作用時，電橋滿足平衡條件，a，b兩端輸出的電壓U0=0。當梁受到載荷F的作用，如圖3所示，電橋不平衡，則有

從式(6)可知電橋輸出的不平衡電壓U0是和電阻的變化△R成正比的，這就是不平衡電橋的工作原理。顯然測量出的U0的大小可反映外力F的大小。此外由式(6)還可知，若要獲得較大的輸出電壓U0，可以采用較高的電源電壓E，同時亦說明電源電壓不穩定將給測量結果帶來誤差。在實際的生產測試過程中，橋臂的4個電阻是不可能完全相同的，測試時所加的環境條件同樣也會對傳感器的輸出產生影響。這樣，在環境條件發生變化時，它們的增量△R也是不完全相同的，最終導致測試的結果和理想的結果產生偏差。

3 壓力傳感器測試過程

壓力傳感器的測試主要是指溫度輸出特性測試和壓力輸出特性測試。溫度輸出特性測試主要是指壓力傳感器在不同的溫度條件下對傳感器輸出的影響，主要是指零點溫漂和靈敏度溫漂;壓力輸出特性是指壓力在傳感器的同一環境條件下對不同壓力所反映的輸出特性，它主要是測量傳感器的靜態特性指標。

壓力傳感器測量系統主要同由壓力源、被測試壓力傳感器、測量電路和顯示記錄四部分組成，它們的關系如圖4所示。

待測的壓力傳感器在一定的環境條件(高低溫環境試驗箱提供)下，并由電源供電后，對壓力源(活塞式壓力計或數字壓力控制器)產生的信號進行測量，測量后產生的信號通過測量電路(多通道數據采集器)最終傳輸到顯示設備(計算機)進行顯示和記錄。