力准传感给您讲解压力传感器原理及应用

压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛运用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船只、机床、管道等很多行业，深圳市力准传感技能有限公司技能部的同志就简略介绍一些常用传感器原理及其运用。

力学传感器的种类繁复，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。但运用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的报价和较高的精度以及较好的线性特性。下面咱们首要介绍这类传感器。

1、应变片压力传感器原理与运用：

在了解压阻式力传感器时，咱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改动转换成为一种电信号的灵敏器件。它是压阻式应变传感器的首要组成部分之一。电阻应变片运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别的粘和剂紧密的粘合在发生力学应变基体上，当基体受力发生应力改动时，电阻应变片也一同发生形变，使应变片的阻值发生改动，从而使加在电阻上的电压发生改动。这种应变片在受力时发生的阻值改动通常较小，通常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。

1．1、金属电阻应变片的内部构造：它由基体资料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。依据不同的用途，电阻应变片的阻值能够由设计者设计，但电阻的取值规模应留意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中运用，使应变片的阻值改动太大，输出零点漂移显着，调零电路过于杂乱。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁搅扰能力较差。通常均为几十欧至几十千欧摆布。

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资料上应变电阻随机械形变而发生阻值改动的现象，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）
   咱们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力效果时，其长度和截面积都会发生改动，从上式中可很简单看出，其电阻值即会发生改动，假设金属丝受外力效果而伸长时，其长度增加，而截面积削减，电阻值便会增大。当金属丝受外力效果而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只需测出加在电阻的改动（通常是丈量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变压力。

2、陶瓷压力传感器原理及运用：抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接效果在陶瓷膜片的前表面，使膜片发生细小的形变，厚膜电阻打印在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯登电路闭桥，因为压敏电阻的压阻效应，使电桥发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，规范的信号依据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，能够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℃，并与绝大多数介质直接触摸。

　　陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振荡的资料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻能够使它的工作温度规模高达-40～135℃，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，长期稳定性好。高特性，低报价的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全部替代其它类型传感器的趋势，在中国也不断增加的用户运用陶瓷传感器替代分散硅压力传感器。

3、分散硅压力传感器原理及运用：被测介质的压力直接效果于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片发生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生改动，和用电子线路检查这一改动，并转换输出一个对应于这一压力的规范丈量信号。

4.压电压力传感器原理与运用

压电传感器中首要运用的压电资料包括有石英、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，压电效应即是在这种晶体中发现的，在一定的温度规模之内，压电性质一直存在，但温度超越这个规模以后，压电性质彻底不见（这个高温即是所谓的“居里点”）。因为随着应力的改动电场改动细小（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代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，可是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够运用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和适当高的湿度，所以在一同）。在压力的效果下，钛合金接纳膜片发生形变，该形变被硅-蓝宝石灵敏元件感知后，其电桥输出会发生改动，改动的幅度与被测压力成正比。
    现在压电效应也运用在多晶体上，比如压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
    压电效应是压电传感器的首要工作原理，压电传感器不能用于静态丈量，因为通过外力效果后的电荷，只要在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保留。实践的状况不是这么的，所以这决议了压电传感器只能够丈量动态的应力。
    压电传感器首要运用在加速度、压力和力等的丈量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有构造简略、体积小、重量轻、运用寿命长等优良的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船只、桥梁和建筑的振荡和冲击丈量中已经得到了广泛的运用，特别是航空和宇航领域中更有它的特别地位。压电式传感器也能够用来丈量发动机内部焚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枪弹在膛中击发的一瞬间的膛压的改动和炮口的冲击波压力。它既能够用来丈量大的压力，也能够用来丈量细小的压力。
  压电式传感器也广泛运用在生物医学丈量中，比如说心室导管式微音器即是由压电传感器制成的，因为丈量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的运用就非常广泛。

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