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壓力傳感器的工作原理
2020-11-162925

1. 壓力傳感器工作原理--簡介
  壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號,或在一段連續的時間間隔內,輸出為數字信號。而通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。

 


2. 壓力傳感器工作原理—壓力傳感器的分類
  壓力傳感器的類型非常多,主要有應變式壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴散硅壓力傳感器、藍寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器等,下面我分別為大家介紹一下這幾類的工作原理。

3. 壓力傳感器工作原理--應變片壓力傳感器原理
  電阻應變片壓力傳感器的核心部分是電阻應變片,如圖1 所示,是電阻應變片的結構示意圖,

 


  金屬導體的電阻值可用下式表示:

  R=ρ·L/S.

  式中:

  ρ--電阻材料的電阻率

  L--電阻材料的長度(米)

  S--電阻材料的截面面積(平方厘米)

  當金屬絲受外力作用時,其長度和截面積都會發生變化,從上式中可很容易看出,其電阻值即會發生改變,假如金屬絲受外力作用而伸長時,其長度增加,而截面積減少,電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時,長度減小而截面增加,電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化(通常是測量電阻兩端的電壓),即可獲得 應變金屬絲的應變情。

4. 壓力傳感器工作原理--陶瓷壓力傳感器原理
  陶瓷壓力傳感器原理:抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞,壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個惠斯通電橋(閉橋),由于壓敏電阻的壓阻效應,使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號,標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定,傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性,傳感器自帶溫度補償0~70℃,并可以和絕大多數介質直接接觸。

 


5. 壓力傳感器工作原理--擴散硅壓力傳感器原理
  工作原理:被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產生與介質壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發生變化,和用電子線路檢測這一變化,并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。

  原理圖

 


6. 壓力傳感器工作原理--藍寶石壓力傳感器原理
  藍寶石壓力傳感器原理:利用應變電阻式工作原理,在壓力的作用下,鈦合金接收膜片產生形變,該形變被硅- 藍寶石敏感元件感知后,其電橋輸出會發生變化,變化的幅度與被測壓力成正比。

  傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電,并將應變電橋的失衡信號轉換為統一的電信號輸出(0-5 ,4-20mA或0-5V)。在絕壓壓力傳感器和變送器中,藍寶石薄片,與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起,起到了彈性元件的作用,將被測壓力轉換為應變片形變,從而達到壓力測量的目的。

 


7. 壓力傳感器工作原理--壓電壓力傳感器原理
  工作原理:當薄圓筒內側受到壓力作用時,圓筒的內張力增大,從而使其固有振動頻率升高。利用此效應。只要測出振筒的固有振動頻率,就可知道壓力大小。圓筒的固有振動頻率的測量精度決定于筒的諧振品質因數Q、信號處理電路和時鐘信號精度。

 


  圖13-14示出圓筒式壓電壓力傳感器的典型結構原理。

  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。

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