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力準(zhǔn)傳感給您講解壓力傳感器原理及應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2019-11-16

　　壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐、儀器儀表控制中為常用的一種傳感器

，并廣泛運(yùn)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電

、鐵路交通

、生產(chǎn)自控、航空航天

、軍工

、石化

、油井、電力

、船只

、機(jī)床、管道等很多行業(yè)

，深圳市力準(zhǔn)傳感技能有限公司技能部的同志就簡(jiǎn)略介紹一些常用傳感器原理及其運(yùn)用。

　　力學(xué)傳感器的種類繁復(fù)

，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器

、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器

、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器

、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等

。但運(yùn)用為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的報(bào)價(jià)和較高的精度以及較好的線性特性

。[敏感詞]咱們首要介紹這類傳感器

。

　　1、應(yīng)變片壓力傳感器原理與運(yùn)用：

　　在了解壓阻式力傳感器時(shí)

，咱們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件

。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變改動(dòng)轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的靈敏器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的首要組成部分之一

。電阻應(yīng)變片運(yùn)用多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種

。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種

。通常是將應(yīng)變片通過特別的粘和劑緊密的粘合在發(fā)生力學(xué)應(yīng)變基體上

，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力改動(dòng)時(shí)，電阻應(yīng)變片也一同發(fā)生形變

，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改動(dòng)

，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生改動(dòng)

。這種應(yīng)變片在受力時(shí)發(fā)生的阻值改動(dòng)通常較小

，通常這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大

，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)

。

　　1、金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部構(gòu)造：它由基體資料

、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成

。依據(jù)不同的用途

，電阻應(yīng)變片的阻值能夠由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，但電阻的取值規(guī)模應(yīng)留意：阻值太小

，所需的驅(qū)動(dòng)電流太大

，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高

，不同的環(huán)境中運(yùn)用

，使應(yīng)變片的阻值改動(dòng)太大，輸出零點(diǎn)漂移顯著

，調(diào)零電路過于雜亂

。而電阻太大

，阻抗太高

，抗外界的電磁攪擾能力較差。通常均為幾十歐至幾十千歐擺布。

　　1．2

、電阻應(yīng)變片的工作原理：金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體資料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而發(fā)生阻值改動(dòng)的現(xiàn)象

，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：

式中： ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω·cm2/m）

S——導(dǎo)體的截面積（cm2）

L——導(dǎo)體的長度（m）

　　咱們以金屬絲應(yīng)變電阻為例

，當(dāng)金屬絲受外力效果時(shí)，其長度和截面積都會(huì)發(fā)生改動(dòng)

，從上式中可很簡(jiǎn)單看出

，其電阻值即會(huì)發(fā)生改動(dòng)，假設(shè)金屬絲受外力效果而伸長時(shí)

，其長度增加，而截面積削減

，電阻值便會(huì)增大

。當(dāng)金屬絲受外力效果而壓縮時(shí)，長度減小而截面增加

，電阻值則會(huì)減小

。只需測(cè)出加在電阻的改動(dòng)（通常是丈量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變壓力

。

　　2、陶瓷壓力傳感器原理及運(yùn)用：抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞

，壓力直接效果在陶瓷膜片的前表面

，使膜片發(fā)生細(xì)小的形變，厚膜電阻打印在陶瓷膜片的背面

，連接成一個(gè)惠斯登電路閉橋，因?yàn)閴好綦娮璧膲鹤栊?yīng)

，使電橋發(fā)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)

，規(guī)范的信號(hào)依據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等

，能夠和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定

，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性

，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0～70℃

，并與絕大多數(shù)介質(zhì)直接觸摸

。

　　陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損

、抗沖擊和振蕩的資料

。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻能夠使它的工作溫度規(guī)模高達(dá)-40～135℃，而且具有丈量的高精度

、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV

，輸出信號(hào)強(qiáng)

，長期穩(wěn)定性好。高特性

，低報(bào)價(jià)的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向

，在歐美[敏感詞]有全部替代其它類型傳感器的趨勢(shì)，在中國也不斷增加的用戶運(yùn)用陶瓷傳感器替代分散硅壓力傳感器

。

　　3、分散硅壓力傳感器原理及運(yùn)用：被測(cè)介質(zhì)的壓力直接效果于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷）

，使膜片發(fā)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移

，使傳感器的電阻值發(fā)生改動(dòng)，和用電子線路檢查這一改動(dòng)

，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的規(guī)范丈量信號(hào)

。

　　4.壓電壓力傳感器原理與運(yùn)用

　　壓電傳感器中首要運(yùn)用的壓電資料包括有石英

、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺

。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)即是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的

，在一定的溫度規(guī)模之內(nèi)

，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超越這個(gè)規(guī)模以后

，壓電性質(zhì)徹底不見（這個(gè)高溫即是所謂的“居里點(diǎn)”）。因?yàn)殡S著應(yīng)力的改動(dòng)電場(chǎng)改動(dòng)細(xì)?div id="d48novz" class="flower left">

。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低）

，所以石英逐步被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)

，可是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠運(yùn)用

。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和適當(dāng)高的濕度

，所以在一同）。在壓力的效果下，鈦合金接納膜片發(fā)生形變

，該形變被硅-藍(lán)寶石靈敏元件感知后

，其電橋輸出會(huì)發(fā)生改動(dòng)，改動(dòng)的幅度與被測(cè)壓力成正比

。

　　現(xiàn)在壓電效應(yīng)也運(yùn)用在多晶體上

，比如壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷

、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷

、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等

。

　　壓電效應(yīng)是壓電傳感器的首要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)丈量

，因?yàn)橥ㄟ^外力效果后的電荷

，只要在回路具有無限大的輸入阻抗時(shí)才得到保留。實(shí)踐的狀況不是這么的

，所以這決議了壓電傳感器只能夠丈量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。

　　壓電傳感器首要運(yùn)用在加速度

、壓力和力等的丈量中

。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有構(gòu)造簡(jiǎn)略

、體積小

、重量輕、運(yùn)用壽命長等優(yōu)良的特點(diǎn)

。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車

、船只

、橋梁和建筑的振蕩和沖擊丈量中已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特別地位

。壓電式傳感器也能夠用來丈量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部焚燒壓力的丈量與真空度的丈量。也能夠用于軍事工業(yè)

，例如用它來丈量槍炮槍彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的改動(dòng)和炮口的沖擊波壓力。它既能夠用來丈量大的壓力

，也能夠用來丈量細(xì)小的壓力

。

　　壓電式傳感器也廣泛運(yùn)用在生物醫(yī)學(xué)丈量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器即是由壓電傳感器制成的，因?yàn)檎闪縿?dòng)態(tài)壓力是如此普遍

，所以壓電傳感器的運(yùn)用就非常廣泛

。

　　懸臂梁傳感器

聚力傳感智領(lǐng)未來

專業(yè)生產(chǎn)銷售各類傳感器

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