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压力传感器的工作原理及特点

发布日期:2020-07-17 04:04

  压力传感器的工作原理及特点_机械/仪表_工程科技_专业资料。压力传感器的工作原理及特点

  上海传奇电器 全国服务热线: 压力传感器是一种把非电量转变成电信号的器件, 而检测仪表在模拟电子技术条件下, 一般是包括传感器、检测点取样设备及放大器(进行抗干扰处理及信号传输),当然还有电源 及现场显示部分(可选择),电信号一般为连续量、离散量两种,实际上还可分成模拟量、开 关量、脉冲量等,模拟信号传输采用统一信号(4-20mADC 等)。 数字化过程中, 检测仪表变化比较大, 经过几个阶段, 近来多采用 ASIC 专用集成电路, 而且把传感器和微处理器及网络接口封装在一个器件中,完成信息获取、处理、传输、存贮 等功能。在自动化仪表中经常把检测仪表称为变送器,如温度变送器、压力变送器等。 压力传感器工作原理 1 、应变片压力传感器原理 力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻 式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度 传感器等。 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。 电阻应变片是一种 将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。 它是压阻式应变传感器的主要组成 部分之一。 电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。 金属电阻应变片 又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。 通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产 生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的 阻值发生改变, 从而使加在电阻上的电压发生变化。 这种应变片在受力时产生的阻值变化通 常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处 理电路(通常是 A/D 转换和 CPU )显示或执行机构。 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。金属导体的电阻值可用下式表示: 式中:ρ——金属导体的电阻率(Ω。cm2/m ) S ——导体的截面积(cm2 ) L ——导体的长度(m ) 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。 3 、扩散硅压力传感器原理 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。 上海传奇电器 全国服务热线 、蓝宝石压力传感器 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。 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。 其中石英 (二 氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范围之内,压 电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,压电性质完全消失(这个高温就是所谓的 “居 里点”) 。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低) ,所以石英逐渐被其 他的压电晶体所替代。 压力传感器特点: 1.传感器的量程和功能都得到了进一步扩展,能实现对基本参数和特殊参数的测量,满 足不同场合的需要。 2.传感器的灵敏度和测量精度也同时得到了提高,对于微弱信号测量,各种信号的校正 和补偿都可以实现,测量数据可以根据需要进行存储。 3.数据测量的稳定性和可能性得到提升,减小外界环境对压力传感器输出干扰,可以对 测量有选择性地进行。 4.能够实现自我诊断功能,对发生故障的部位能及时且准确地进行锁定,故障状态迅速 识别,解决一些通过硬件不能实现的问题。 5.信号输出形式和接口选择更为多样,通信距离得到更大提高。

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