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电阻式压力传感器的结构

发布日期:2020-09-21 03:23

  电阻式压力传感器的结构_纺织/轻工业_工程科技_专业资料。电阻式压力传感器的结构 安徽赛科环保科技有限公司 / 2011-06-16 电阻式传感器的分析介绍: 把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感 器、

  电阻式压力传感器的结构 安徽赛科环保科技有限公司 / 2011-06-16 电阻式传感器的分析介绍: 把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感 器、电位器式传感器(见位移传感器)和锰铜压阻传感器等。电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、 测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部 门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。 电位器式传感器的结构及分类 1)结构:由电阻元件及电刷(活动触点)两个基本部分组成。电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、 转动和螺旋运动,因而可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。 2)电位器的结构与材料 (1)电阻丝: 康铜丝、铂铱合金及卡玛丝等 (2)电刷: 常用银、铂铱、铂铑等金属 (3)骨架:常用材料为陶瓷、酚醛树脂、夹布胶木等绝缘材料,骨架的结构形式很多,常用矩形。 此信息由压力传感器厂家安徽赛科环保科技有限公司人员编辑 压力传感器工作原理 我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称 为压电传感器。 1、压力传感器的工作原理: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,和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。 2、压力传感器的研制原理: ? 晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。某些晶体介质,当沿着一定方 向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应; ? 当机械力撤掉之后,又会重新回到不带电的状态,也就是受到压力的时候, 某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓的极化效应。科学家就是根据 这个效应研制出了压力传感器。 3、压力传感器的应用:主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速 度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命 长等优异的特点。 ? 压电式加速度传感器主要运用于飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动 和冲击测量,特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器 也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。 ? 也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛 压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力,也可以用来 测量微小的压力。 ? 压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式微音器就 是由压电传感器制成的,因为测量动态压力是如此普遍,所以压电传感器 的应用就非常广。 补充 不同类型的压力传感器的原理: 1、应变片压力传感器原理:下面主要介绍压阻式压力传感器。在了解压阻式力 传感器时,我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片的工作原理: ? 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。 ? 以金属丝应变电阻为例,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发 生变化,其电阻值即会发生改变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长 度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时, 长度减小而截面增加,电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化(通常 是测量电阻两端的电 压),即可获得应变金属 丝的应变情况。 2、陶瓷压力传感器原理: ? 抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递,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(闭桥),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 / 3.3 mV/V 等,可以和应变式传感 器相兼容。 ? 通过激光标定,传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性,传感器自带 温度补偿 0~70℃,并可以和绝大多数介质直接接触。 3、扩散硅压力传感器原理: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,和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、蓝宝石压力传感器原理 ? 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。 ? 蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成,用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的 压力传感器和变送器,可在最恶劣的工作条件下正常工作,并且可靠性高、 精度好、温度误差极小、性价比高。 ? 表压压力传感器和变送器由双膜片构成:钛合金测量膜片和钛合金接收膜 片。印刷有异质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片,被焊接在钛合金 测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上。在压力的作用下,钛合金接收 膜片产生形变,该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后,其电桥输出会发生 变化,变化的幅度与被测压力成正比。 ? 传感器的电路能够保证应变电桥电路的供电,并将应变电桥的失衡信号转 换为统一的电信号输出(0-5,4-20mA 或 0-5V)。在绝压压力传感器和变 送器中,蓝宝石薄片,与陶瓷基极玻璃焊料连接在一起,起到了弹性元件 的作用,将被测压力转换为应变片形变,从而达到压力测量的目的。 5、压电压力传感器原理:压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石 酸钾钠和磷酸二氢胺。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。 零点温度漂移是由于 4 只应变片电阻及其温度系数不一致造成的,零点 温度漂移补偿对长期持续进行精确压力测量的电阻应变片压力传感器极其 重要,一般用串、并联电阻的方法补偿, 环境温度的变化也将影响传感器的灵敏度,补偿灵敏度温漂可以在电 桥电源回路中串联二极管的方法 一种典型 的电阻应变式差压传感器的测量电路原理,包括采用恒流源 供电的惠斯通测量电桥、恒流源、输出放大及电压-电流转换电路部分。由 于其输出信号 4~20mA 标准电流信号,又称差压变送器,作为变送器,不仅要求 输出标准信号,而且输入输出要求有较好的线性关系.常用于自动控制系统 中. 金属电阻应变片工作原理简介 金属电阻应变片的工作原理是电阻应变效应,即金属丝在受到应力作用时,其电阻随着所发生机械变形(拉 伸或压缩)的大小而发生相应的变化。电阻应变效应的理论公式如下: 由上式可知,金属丝在承受应力而发生机械变形的过程中,ρ、L、S 三者都要发生变化,从而必然会引起 金属丝电阻值的变化。当受外力伸张时,长度增加,截面积减小,电阻值增加;当受压力缩短时,长度减小, 截面积增大,电阻值减小。因此,只要能测出电阻值的变化,便可知金属丝的应变情况。这种转换关系为 式中: R---金属丝电阻值的变化量; Ko---金属材料的应变灵敏系数,它主要由试验方法确定,且在弹性极限内基本为常数值; ε---金属材料的轴向应变值,即 ,因此又称 ε 为长度应变值,对金属丝而言,其值勤在 0.24--0.4 之间. 在实际应用中,将金属电阻应变片粘贴在传感器弹性元件或被测饥械零件的表面。当传感器中的弹性元件 或被测机械零件受作用力产生应变时,粘贴在其上的应变片也随之发生相同的机械变形,引起应变片电阻 发生相应的变化。这时,电阻应变片便将力学量转换为电阻的变化量输出。

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