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壓力傳感器的應用

2021-07-30 09:36:10

  壓力傳感器是工業實踐中為常用的一種傳感器,其廣泛應用于各種工業自控環境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業,下面壓力傳感器廠家就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用。

  應變片壓力傳感器原理與應用

  力學傳感器的種類繁多,如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、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。但應用為廣泛的是壓阻式壓力傳感器,它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。

  在了解壓阻式力傳感器時,我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上,當基體受力發生應力變化時,電阻應變片也一起產生形變,使應變片的阻值發生改變,從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小,一般這種應變片都組成應變電橋,并通過后續的儀表放大器進行放大,再傳輸給處理電路顯示或執行機構。


壓力傳感器


  壓電壓力傳感器:

  原理:主要由于壓電效應的產生形成的原理情況。壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、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,壓電效應就是在這種晶體中發現的,在一定的溫度范圍之內,壓電性質一直存在,但溫度超過這個范圍之后,壓電性質完全消失。高溫就是所謂的居里點。由于隨著應力的變化電場變化微小,即壓電系數較低,石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。壓電效應應用在多晶體上,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。

  應用:壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用,特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業,例如用它來測量槍炮彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力,也可以用來測量微小的壓力。壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫學測量中,比如說心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的,因為測量動態壓力是如此普遍,所以壓電傳感器的應用就非常廣泛。壓電傳感器不能用于靜態測量,因為經過外力作用后的電荷,只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的,所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態的應力。

  應變片壓力傳感器

  原理:因為廣泛使用的壓阻式壓力傳感器,其金屬電阻應變片工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象,俗稱為電阻應變效應。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。

  電阻應變片應用多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上,當基體受力發生應力變化時,電阻應變片也一起產生形變,使應變片的阻值發生改變,從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小,一般這種應變片都組成應變電橋,并通過后續的儀表放大器進行放大,再傳輸給處理電路(通常是A/D轉換和CPU)顯示或執行機構。

  金屬電阻應變片的內部結構:電阻應變片由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據不同的用途,電阻應變片的阻值可以由設計者設計,但電阻的取值范圍應注意:阻值太小,所需的驅動電流太大,同時應變片的發熱致使本身的溫度過高,不同的環境中使用,使應變片的阻值變化太大,輸出零點漂移明顯,調零電路過于復雜。而電阻太大,阻抗太高,抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。


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