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压力传感器的工作原理与应用

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浏览:次 2017-05-23 10:50:20

压力传感器的工作原理与应用 压力传感器的工作原理与应用   压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为经常使用的1种传感器,并广泛利用于各种工业自控环境,触及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、兵工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,下面就简单先容1些经常使用压力传感器的工作原理与利用。  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。但利用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度和较好的线性特性。下面大家主要先容这类传感器。  1、应变片压力传感器原理与利用:  在了解压阻式力传感器时,大家首先认识1下电阻应变片这类元件。电阻应变片是1种将被测件上的应变变化转换成为1种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成

  压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为经常使用的1种传感器,并广泛利用结构实验机于各种工业自控环境,触及安全鞋静压实验机水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、兵工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,下面就简单先容1些经常使用压力传感器的工作原理与利用。

  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、谐振式压力传紫微克实验机qsun日晒色牢度实验机感器及电容式加速度传感器等。但应冲击韧性实验机用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度和较好的线性特性。下面大家主要先容这类传感器。

  1、应变片压力传感器原理与利用:

  在了解压阻式力传感器时,大家首先认识1下电阻应变片这类元件。纸张实验电机阻应变片是1种将被测件上的应变变化转换成为1种电信号的敏感器件。它是织物耐磨耗实验机压阻式应变传感器的主要组成部份之1。电阻应变片利用最多的是金属电阻应变片和半导体应油墨耐磨擦脱色实验机变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两手机微跌落实验机种。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,当基体受力产生应力变化时,电阻应变片也1起产生形高温拉力实验机变,使应变片的阻值产生改变,从而使加在电阻上的电压产生变化。这类应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,1般这类应变片都组成应变电桥" href="http://www.18show.cn/product/detail/12099379.html" target="_blank">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)显示或履行机构。

  1.1、金属电阻应变片的内部结构:它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部份组成。根据不同的用处,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热导致本身的温度太高,不同的环境hast实验机中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电途经于复杂。而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。门开关疲劳实验机1般均为几10欧至几10千欧左右。

  1.2、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)

  大家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产生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会产生改变,假设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紧缩时,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(通常是丈量电阻两真个电压),便可取得应变金属丝的应变压力。

  2、陶瓷压力传感器原理及利用: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1个惠斯登电路闭桥,由于压敏电阻的压安全帽耐冲击实验机阻效应,使电桥产生1个与压力成正比的高度线性、与鼓励电压同样成正比的电压信号,标准的信号根据压气力程的不同标定为2.0/ 3.0 / 3.3mV/V等,可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定,传电线电缆用拉力实验机感用具有很高的温度稳定性和时间稳定性,传感器自带温度万能液压实验机补偿0~70℃,并与绝大多数介质直接接触。

  陶瓷是1种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可使它的工作温度范围高达⑷0~135℃,而且具有丈量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV,输出信号强,长时间稳定性好。高特性,低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向,在欧美国家有全面替换其它类型传感器的趋势,在中国也愈来愈多的用户使用陶瓷传感器替换分散硅压力传感器。

  3、分散硅压力传感器原理及利用: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,使传感器的电阻值产生变化,和用电子线路检测这1变化,并转换输出1个对应于这1压力的标准丈量信号。

  4、蓝宝石压力传感器原理与利用

  利用应变电阻式工作原理,采取硅-蓝宝石作为半导体敏感元件,具有没有与伦比输送带撕裂强度实验机的计量特性。

  蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成,不会产生滞后、疲劳和蠕变现象;蓝宝石比硅要坚固,硬度更高,不怕形变;蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性(1000 OC之内),因此,利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件,对温度变化不敏感,即便在高温条件下,也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;另外,硅-蓝宝石半导体敏感元件,无p-n漂移,因此,从根本上简化了制造工艺,提高了重复性,确保了高成品率。

  用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器,可在最卑劣的工作条件维卡软化点实验机下正常工作,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:钛合金丈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,被焊接在钛合金丈量膜片上。被测压力传送到接收膜片上(接收膜片与丈量膜片之间用拉杆坚固的连接在1起)。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,其电桥输出会产生变化,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1的电信号输出(0⑸,4⑵0mA或0⑸V)。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1起,起到了弹性元件的作用,将被测压力转换为应变片形变,从而到达压力丈量的目的。

  5、压电压力传感器原理与利用

  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2氢胺。其中石英(2氧化硅)是1种天然晶体,压电效应就是在这类晶体中发现的,在1定的温度范围以内,压电性质1直存在,但温度超过这个范围以后,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),所以石英逐步被其他的压电晶体所替换。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数,但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够利用。磷酸2氢胺属于人造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以在1起)。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,其电桥输出会产生变化,变化的幅度与被测压力成正比。

  现在压电效应也利用在多晶体上,比如压电陶瓷,包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶collin拉伸实验机瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

  压电效应是压电传感器的主要工作原理,压电传感器不能用万能紧缩实验机于静态丈量,由于经过外力作用后的电荷,微机控制压力试木材摆锤冲击实验机验机只箱包路况实验机有在回路具有没有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丈量动态的应力。

  压电传感器主要利用在加速度、压力和力等的丈量中。压电式加速度传感器是1种经常使用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优良的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击丈量中已得到了广泛的利用,特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也能够用来丈量发动机内部燃烧压力的丈量与真空度的丈量。也能够用于军事工业,例如用它来丈量枪炮子弹在膛中击发的1瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来丈量大的压力,也能够用来丈量微小的压力。

  压电式传感器也广泛利用在生物医学丈量中,比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的,由于丈量动态压力是如此普遍,所以压电传感器的利用就非常广泛。

笔心漏墨实验机 压力传感器的工作原理与应用
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