压力传感器在医疗行业的应用与光纤压力传感器的介绍
压力传感器在医疗行业的应用与光纤压力传感器的介
绍
?压力传感器很早以前就在医疗行业有所应用，压力传感器在诞生之际就被考虑在医疗行业进行应用，近几年来随着压力传感器性能的进一步提高其在医疗行业的应用也得到很好的发展。随着压力传感器使用新的技术和新的材料其性能和稳定性得到更好的发展，压力传感器在医疗行业的发展也将进一步提高，现在各国都在投入大量的人力和资金来开放和发展医疗压力传感器。
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?动脉血压是指血液对单位面积主动脉管壁的侧压力(压强)，一般是指主动脉内的血压。其国际标准单位是帕(Pa)或千帕(kPa)，以往常用毫米汞柱来表示。大动脉的弹性扩张和回缩使收缩压不致过高，舒张压不致过低具有重要缓冲作用。血管内有足够的血液充盈是形成动脉血压的前提。心室收缩射血和血液流向外周所遇到的阻力(外周阻力)是形成动脉血压的基本因素。心脏收缩所做的功一部分用于流速，一部分产生侧压，但如果没有外周阻力，血液即迅速向外周流失，不能保持对大动脉管壁的侧压力。
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?动脉血压是循环功能的重要指标之一，动脉血压过高或过低都会影响各器官的血液供应和心脏的负担。若动脉血压过低，将引起器官血液供应减少，尤其是脑和心脏等重要器官的供血不足，将导致严重后果。若血压过高，则心脏和血管的负担过重。长期高血压患者往往引起心脏代偿性肥大、心功能
光纤压力传感器_赵中华
2005年第24卷第12期 传感器技术(Journal of Transducer Technol ogy) 设计与制造 光纤压力传感器 赵中华,高应俊,骆宇锋 (暨南大学光电工程研究所,广东广州510632) 摘 要:提出一种记数法布里珀罗(F2P)腔的干涉条纹的光纤压力传感器,可以用于易燃、易爆的环境。 阐述了它的设计原理、参数的设置和误差的讨论及改进。试验结果表明:光纤F2P腔脉冲计数压力传感器结构简单、成本低、抗干扰能力强,具有很大的测量范围和分辨力,分别达到10m和0.02%。 关键词:光纤压力传感器;法布里珀罗腔;干涉条纹 中图分类号:TP212.14 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2005)12-0049-03 Fi ber2opti c pressure sensor Z HAO Zhong2hua,G AO Ying2jun,LUO Yu2feng (I n st of Photoelectr i c ity Eng i n,J i n an Un i versity,Guangzhou510632,Ch i n a) Abstract:A fiber2op tic p ressure sens or by counting interference stri pe of Fabry2Per ot(F2P)cavity is intr oduced, which can be used in s ome inflammable and exp l osive circum stance.The p rinci p le and the configurati on parameters design of the sens or are described.Fact ors of err or and future i m p r ovements are discussed. Experi m ent result shows the fiber2op tic sensor with F2P cavity is si m p le in design,l ow in cost,excellent in anti2 interference ability and p recise in p ressure detecting.It can reach10m in measurement range and0.02%in accurancy. Key words:fiber2op tic p ressure sens or;Fabry2Per ot(F2P)cavity;interference stri pe 0 引 言 光纤F2P传感器作为微位移传感器具有尺寸小、结构简单、测量精度高和灵敏度极高的特点,已得到了广泛的应用。多种应力、应变的相关传感器得以研究和实现。例如:新型光纤压力传感器[1]和光纤F2P腔液位传感器等。但是,利用测量干涉光的光强变化来感应外在参量的方法也有自身的局限性,因为影响光强变化的因素非常多,传感器在结构上要求相当精密,对光源和环境的要求高,成本代价昂贵。 本文在此基础上,提出利用对干涉条纹的计数来实现测量压力的光纤F2P液位传感器,在保持光纤压力传感器的本质安全等独特优点的同时,使系统的稳定性得到很大的提高,成本大幅度降低,对环境的要求大大降低,向实用化方向迈进了一大步。试验表明:它也具有很高的灵敏度和测量精度,适用于易燃、易爆的环境,如,大型油罐、燃气、油库环境中的压力和液位的监测,也可以采用网络化连接,对多个目标进行系统化管理,是今后自动化管理的发展方向,很有发展和应用潜力。 1 光纤F2P压力传感器测量基本原理 F2P腔传感头结构如图1所示。弹性合金薄片作为F2P 收稿日期:2005-06-21腔的一个端面,并将其抛光的一面作为反射面,光纤对准弹性合金片的中心,光纤端面直接作为另一个反射面,并且,选择2个面的合适的反射比[2]。这样,在合金片与光纤端面之间就形成了F2P腔。当压力作用于F2P腔的合金薄片时,会产生弹性形变,不同的压强在传感器上具有不同的压力,弹性合金薄片受此压力产生的形变大小与压力有关。合金薄片的变形使得F2P腔的腔长发生改变,当入射光射到F2P腔后,反射回的光由于光程差改变使干涉条纹发生一系列的移动变化,测量干涉条纹的变化数就可得到相应压力的大小。 图1 F2P液位传感器结构示意图 F i g1 Structure schema ti c d i a gram of F2P cav ity li qu i d level sen sor 光纤F2P传感器是基于波动光学中的多光束干涉原理,多光束反射光叠加后的光强公式为[3,4] 94
光纤振动传感技术综述
光纤振动传感技术综述 摘要：随着设备朝着大型化、高速化的发展，振动引起的问题更为突出，需要 解决的问题更为迫切，也对振动测试与振动分析技术的研究提出了越来越高的要求。用光纤振动传感器取代常规的振动传感器，尤其是在一些具有强电磁干扰等 环境恶劣的特殊场合，己成为发展的趋势，不同类型、不同原理的光纤振动传感 技术对于振动检测领域的发展有着非常重要的现实意义。本文对光纤振动传感技 术的全球专利申请脉络进行了详细梳理，并通过专利数据统计分析，认识了光纤 振动传感技术的专利申请状况、研究热点以及核心技术的发展，为光纤振动传感 技术的后续审查工作打下了坚实的基础。 关键词：光纤；光栅；振动；传感；解调；分布式 一、引言 振动问题是近代物理学和科学技术众多领域中的重要课题。目前比较成熟的 振动加速度传感器主要为动圈式、压电式、涡流式和微机电系统等电类传感器， 上述类型的传感器都存在易受电磁干扰的问题，应用受到一定的限制。由于光纤 不仅可以作为光波的传输介质，而且光波在光纤中传播的特征参量（振幅、相位、偏振态、波长等）会因外界因素（如温度、压力、磁场等）的作用而发生变化。 用光纤振动传感器取代常规的振动传感器，尤其是在一些具有强电磁干扰等环境 恶劣的特殊场合，己成为发展的趋势。本文旨在通过梳理光纤振动传感技术的全 球专利申请，通过专利数据统计分析，认识了解光纤振动传感技术的专利申请状况、研究热点以及核心技术的发展，为光纤振动传感技术的审查工作打下一定的 基础。 二、专利分析 本文在中国专利文摘数据库（CNABS）和世界专利文摘库（SIPOABS）中，筛 选从1969年6月25日至2017年12月22日申请的国内外专利申请。将从以下 三个方面对光纤振动传感技术的专利进行分析： （1）专利申请发展趋势状况分析 全球范围内关于光纤振动传感技术的专利申请共计1268项，其中向中国专利局提交的国内申请为857项。图1示出了光纤振动传感技术的全球、国内和国外 的专利申请量的发展趋势，从图中可以清楚地看到：光纤传感技术发展中经历了 主要三个阶段，即：1980年以前，光纤传感技术的研究主要停留在理论阶段，以强度调制型光纤传感器的研究为主；从1980年后，开始大规模研究光纤传感技术，出现了大量不同的光纤传感原理和光纤检测技术；进入2000后，各种技术 和器件的研究已基本成熟，光纤传感器开始进入了商业化的进程，光纤传感进入 实用阶段。 图1.专利申请量的发展趋势 对于国外申请而言，尽管他们对于光纤振动传感技术的研究起步很早，但是 总体来看其发展一直呈现较为平稳状态，起伏不大；对于国内申请而言，呈现出 的趋势与国外申请有很大的不同，尽管国内的第一件申请出现的时间较晚，但是 后期发展势头尤为迅猛。 （2）专利申请地域分布状况分析 图2示出了光纤振动传感技术专利申请的国别/地区分布情况，显而易见，中 国是该领域最大的申请来源国；日本是该领域的第二大申请来源国，剩余的部分
歧管绝对压力(MAP)传感器.
8-1 MAP 歧管绝对压力(MAP)传感器 歧管绝对压力(MAP)传感器为三线传感器，与进气歧管压力(真空)相接触(图8-1)。MAP 传感器测量进气歧管中空气压力的变化。PCM 自MAP 传感器获取信息，指示发动机负荷，以便计算燃油和点火正时要求。歧管绝对压力与歧管真空度相反。即歧管绝对压力高时，真空度低(如节气门全开时)。当发动机停止运行时，歧管处于大气压力，MAP 传感器记录的是大气压。气压读数用于发动机起动时供油的计算。也用于发动机工作时燃油和点火正时的计算。 图8-1 MAP 传感器 压变电阻MAP 传感器 目前通用汽车公司生产的车型中使用压敏电阻型MAP 传感器。该传感器包括硅片，尺寸为3平方毫米。密封件与歧管相接。硅片以上为真空密封，而硅片以下为歧管(大气)压力。发动机工作时产生歧管真空，硅片以下的压力下降，产生硅片两端压力差的变化，从而引起变形，引起阻值的变化。 在操作中，来自进气歧管的不断变化的真空度施加于传感器壳体。真空度的变化引起传感器阻值的相应变化。从电气角度来看，当歧管压力低时，如处于怠速状态时，传感器的输出电压低，大约1V 。当歧管压力高，如节气门全开时，传感器的输出电压高，大约4.4 - 5V 。 进气歧管 进气压力 ECT 传感器 MAP, ECT 传感器接地 PCM PCM MAP 传感器 信号
8-2 图8-2 MAP 传感器线路图 如图8-2所示，PCM 通过电路2704向歧管绝对压力传感器的C 脚提供5V 工作电压，传感器A 脚通过PCM 接地，其B 脚输出信号电压给PCM 。 图8-3 MAP 传感器测量进气岐管压力的变化，此压力由发动机负荷和速度变化决定。当怠速岐管的压力很低时（高真空状态），电压在近似0.5V 到1V 之间变化，在节气门大开时，电压在4V 到5V 之间。（见图8-4） 如果MAP 传感器失效，控制模块将用TPS 信号和其他传感器来控制燃油输送和火花塞正时，以替代失效的MAP 值。如果MAP 发生开路或短路时，PCM 会设定故障码“DTC P0105: MAP SENSOR CIRCUIT ”。 图8-4 歧管绝对压力传感器输出电压曲线 赛欧的MAP 传感器与在Regal 、凯越和GL8中使用的相同。MAP 传感器提供非常重要的信息用来计算空气质量进而来控制燃油喷射时间。（见图8-3）
光纤压力传感器实验
光纤压力传感器实验 一、实验目的 1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用 二、实验内容 l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验； 2、发光二极管驱动及探测器接收实验； 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。 三、实验仪器 1、光纤压力传感器实验仪1台 2、气压计1个 3、气压源l套 4、光纤1根 5、2#迭插头对若干 6、电源线1根 四、实验原理 通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使 用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高。 本实验仪所用到的光纤压力传感器属于非功能型光纤传感器。 本实验仪重点研究传导型光纤压力传感器的工作原理及其应用电路设计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一电一光一光一电的转换来实现压力的测量。主要应用在恶劣环境中，用光纤代替普通电缆传送信号，可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力，提高测量精度。 相关参数： l、光源 高亮度白光LED，直径5mm
压力传感器(大学物理)
一、实验目的 1. 了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。 2. 了解非电量的转换及测量方法——电桥法。 3. 掌握非平衡电桥的测量技术。 4. 掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。 5. 了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。 二、实验原理 压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力(重量)作用下产生形变(应变)，导致(按电桥方式联接)粘贴于弹性体中的应变片，产生电阻变化的过程。 压力传感器的主要指标是它的最大载重(压力)、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压(激励电压)(VIN)、输出电压(VOUT)范围。 压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体、电阻应变片、温度补偿电路组成；并采用非平衡电桥方式联接，最后密封在弹性体中。 弹性体： 一般由合金材料冶炼制成，加工成S 型、长条形、圆柱型等。为了产生一定弹性，挖空或部分挖空其内部。 电阻应变片： 金属导体的电阻R 与其电阻率ρ、长度L 、截面A 的大小有关。 A L R ρ = （1） 导体在承受机械形变过程中，电阻率、长度、截面都要发生变化，从而导致其电阻变化。 A A L L R R ?- ?+ ?=?ρ ρ （2） 这样就把所承爱的应力转变成应变，进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。 电阻应变片的结构：电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用粘合剂粘合而成。 电阻应变片的结构如图1所示： 1－敏感栅(金属电阻丝) 2－基底片 3－覆盖层 4－引出线 图1 电阻丝应变片结构示意图 敏感栅：是感应弹性应变的敏感部分。敏感栅由直径约0.01～0.05毫米高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分．敏感栅用粘合剂固定在基底片上。b ×l 称为应变片的使用面积（应变片工作宽度，应变片标距（工作基长）l ），应变片的规格一般以使用面积和电阻值来表示，如3×10平方毫米，350欧姆。 基底片：基底将构件上的应变准确地传递到敏感栅上去．因此基底必须做得很薄，一般为0.03～0.06毫米，使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起，另外它还具有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性．基底材料有纸、胶膜和玻璃纤维布等。 引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1-0.2毫米低阻镀锡钢丝制成，并与敏感栅两输出端相焊接，覆盖片起保护作用．
压力传感器原理及应用-称重技术
压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分,由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电 信号作输出,给显示仪表显示压力值,或供控制和报警使用。 压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感 器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等。 一、压阻式压力传感器 固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片 受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。 压阻式具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。 1、压阻式压力传感器基本介绍 压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此 应变片制成的传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩 散电阻，以此扩散电阻的传感器称为扩散型压阻传感器。 半导体应变式传感器半导体应变式传感器的结构形式基本上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性敏感元件等三部分组成，所不同的是应变片的敏感栅是用半导体材料制成。半导体应变片与金属应变片相比，最 突出的优点是它的体积小而灵敏高。它的灵敏系数比后者要大几十倍甚至上百倍，输出信号有时不必放大 即可直接进行测量记录。此外，半导体应变片横向效应非常小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽， 从静态应变至高频动态应变都能测量。由于半导体集成化制造工艺的发展，用此技术与半导体应变片相结 合，可以直接制成各种小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化。但是半导体应变片也存 在着很大的缺点，它的电阻温度系统要比金属电阻变化大一个数量级，灵敏系数随温度变化较大它的应变 —电阻特性曲线性较大，它的电阻值和灵敏系数分散性较大，不利于选配组合电桥等等。 扩散型压阻式传感器扩散型压阻传感器的基片是半导体单晶硅。单晶硅是各向异性材料，取向不同时特性不一样。因此必须根据传感器受力变形情况来加工制作扩散硅敏感电阻膜片。 利用半导体压阻效应，可设计成多种类型传感器，其中压力传感器和加速度传感器为压阻式传感器的基本 型式。 硅压阻式压力传感器由外壳、硅膜片（硅杯）和引线等组成。硅膜片是核心部分，其外形状象杯故名硅杯，在硅膜上，用半导体工艺中的扩散掺杂法做成四个相等的电阻，经蒸镀金属电极及连线，接成惠斯登电桥 再用压焊法与外引线相连。膜片的一侧是和被测系数相连接的高压腔，另一侧是低压腔，通常和大气相连，也有做成真空的。当膜片两边存在压力差时，膜片发生变形，产生应力应变，从而使扩散电阻的电阻值发 生变化，电桥失去平衡，输出相对应的电压，其大小就反映了膜片所受压力差值。
汽车进气绝对压力传感器
对空燃比控制起决定性作用的传感器是空气计量系统。空气计量系统告诉ECU进多少空气ECU就配多少燃油，喷多少油作重要依据。所以说能导致汽车混合器漂移量过大非常大的就是空气计量系统问题。如果车喷油量偏差非常多一般就是空气流量传感器问题，因为一般其它传感器只是辅助没有权限控制那么大的喷油量，偏差也只是稍稍进行一些错误修正产生的。其它传感器做不到那么大的控制范围。控制程序中的喷油计算公式，进气量是主要决定因子，其它的只是修正因子。 全世界的所有发动机对混合器的需求都是一样的，区别不会太大。但是到故障诊断的时候要区分控制系统。 目前的汽车发动机电控系统主要分为两大类，即以空气流量计为代表的L型系统和以进气压力传感器为代表的D型系统。这两种系统的工作方式不同，故障现象不同。 空气流量计（L型）和进气压力传感器（D型）都属于空气计量装置，但是空气流量计属于直接测量进气量。进气压力传感器属于间接测量进气量。 空气流量计种类：（翼板式-基本淘汰）、（卡门涡旋式-使用率1%）、（热线热膜式-使用率99%）。 流量计和压力传感器的区别： 1、安装位置不同：空气流量计安装在空滤后面节气门前的管道中，进入进气管的空气都要 经过空气流量计。进气压力传感器安装在节气门后进气门前，靠检测进气管道中的气压力（负压、真空度检测为负值）间接判断空气流量。 2、反应速度不同：空气流量计响应速度快，因空气流量计的安装位置比较靠前。当空气进 入进气管后马上就能得出空气量。进气压力传感器反应相对较慢，因为当空气流量计得出测量结果的时候相对于进气压力传感器空气都还没有进入到节气门后面。 空气流量计 流量传感器优缺点：响应快，测量准。收油门时对进气量的测量没有进气压力传感器准确。价格昂贵一般400-20000.一般用在中高端车。 压力传感器优缺点：加油门的时候测量不准，反应较慢。但优点是收油门的时候测量节气门后的压力，判断空气流量比较准。价格相对便宜最多400，一般用在低端车。 有的车也有空气流量计和进气压力传感器同时安装的。如别克。但应该还是归为L型为主。因为L型控制精度更高。但有进气压力传感器的优点。 进气压力传感器 影响车在怠速时节气门后进气门前的进气管内的真空度的原因：点火时间，漏气，缸压，，，，，气门关闭不严，正时，排气背压，怠速电机，负荷，
光纤法珀压力传感器专利分析
2019.19科学技术创新光纤法珀压力传感器专利分析 夏丹丹 张珊(等同第一作者) （国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，四川成都610213 1概述光纤珐珀（Fabry-Perot,F-P ）压力传感器的主要传感结构是由两反射平面构成的珐珀腔，外界压力作用于珐珀压力传感器使其腔长发生变化，通过解调腔长的变化即可得到外界压力的变化。根据光纤珐珀传感器的构造不同，可以把光纤珐珀传感 器分为本征型光纤法珀传感器、 非本征型光纤法珀传感器和线型复合腔光纤法珀传感器。 1.1本征型光纤法珀传感器又叫做内腔式光纤法珀传感器，在珐珀腔两端分别镀上高反膜，珐珀腔腔体内依然为光纤材料。由于干涉腔体为传感光纤，所以降低了其与单模光纤耦合过程中的光波损耗，并且光会一直在纤芯中传播，在这个过程中产生的光功率损耗也可忽略不计，所以本征型光纤法珀传感器的珐珀腔长可以较大。 1.2非本征型光纤法珀压力传感器的珐珀腔腔体内材料为空气或其他非光纤材料，可以根据需求人为的设计和调整腔长L ，且由于珐珀腔内是折射率为1的空气，介质稳定不易受干扰。根据珐珀腔感受压力的位置不同，非本征型光纤珐珀压力传感器可以分为侧壁式光纤珐珀压力传感器和膜片式光纤珐珀压力传感器。侧壁式感压传感器是珐珀腔侧壁受压使珐珀腔腔长变化，膜片式感压传感器是膜片作为珐珀腔的一个反射平板，膜片受压内陷，则珐珀腔腔长变短。 1.3线型复合腔光纤法珀传感器是一种本征型和非本征型的复合结构，集成了本征型光纤法珀传感器和非本征光纤法珀传感器型的特点，将法珀腔段的光纤用导管代替所成，导管的外径与光纤的外径相同。这种结构要求对导管的加工精度非常高，在实际制作过程存在很大的难度。 2光纤法珀压力传感器发展状况 本文基于DWPI 数据库和CNABS 专利数据库， 结合关键词和分类号对“光纤法珀压力传感器”技术领域相关专利进行检索。对得到的专利数据样本进行去噪、人工筛选、标引获得最终需要分析的专利数据样本，并进行专利申请态势和地域分布、主要申请人和核心专利以及技术演进分析。 2.1专利申请态势和地域分布 图1反映了全球范围内和中国国内的申请量年度变化趋势，从该图可以看出，1993年之前，由于处于技术发展初期，涉 及光纤法珀压力传感器的专利申请保持在20篇以下， 且基本是国外申请，其原因在于将光纤法珀传感器应用于压力检测领域的起步较晚。1993-2009年之间，随着技术的进步以及相关技术的广泛研究，全球申请量得到了大幅增长，其中主要是国外申请，中国申请则处于萌芽阶段。在2009年以后，全球申请量进一步快速增长，而中国申请量则出现爆炸式增长，这反映出中国对光纤法珀压力传感器的研究日益加深。图2反映了光纤法珀压力传感器专利申请来源国或地区分布，从图中可以看出，申请来源国或地区排名靠前的依次为中国、美国、日本、英国、德国，这反映了这些国家或地区在该技术领域的技术实力情况。中国和美国在该领域的实力明显较强，均占有百分之三十以上的专利申请量；其次，日本的实力也不容小觑，总量上与英国差别不大，技术研究势力旗鼓相当。 2.2主要申请人分析 通过对申请人的申请量进行分析，得到光纤法珀压力传感器领域的国内前10位申请人的申请量排名情况如图3所示。从该图可以看出国内申请人排行第一的是天津大学，其对光纤法布里-珀罗压力传感器及其制作方法进行了大量的研究；仅次于天津大学的是中国计量大学，其主要致力于通过改进光纤 作者简介：夏丹丹（1991-），女，硕士，主要从事力学领域专利审查工作。张珊（1992-），女，硕士，主要从事动平衡领域专利审查 工作。张珊对本文的贡献等同于夏丹丹，同为第一作者。联系人：夏丹丹，硕士，主要从事力学领域专利审查工作。 摘 要：光纤法珀压力传感器是一种基于多束光干涉原理的光纤传感器，主要通过测量珐珀腔的腔长变化来测量外界压力。 相较于传统的电子压力传感器，光纤法珀压力传感器具有体积小、便于信号传输等优点，成为目前光纤传感器领域的研究热点。 本文通过阐述原理，按技术分支进行统计，基于CNABS 中文检索数据库以及DWPI 数据库，通过检索、筛选、统计和分析国内外申请的与光纤法珀压力传感器相关的发明和实用新型专利，梳理了光纤法珀压力传感器的发展脉络，同时，对光纤法珀压力传感器的核心专利和重要申请人进行了分析。 关键词：光纤；法珀；压力；检测Abstract:The fiber Fabry -Perot pressure sensor is a kind of fiber -optic sensors based on the principle of multi -beam optical interference.It mainly measures the external pressure by measuring the change of the cavity length of the Fabry-Perot https://www.360docs.net/doc/009089152.html,pared with traditional electronic pressure sensor,the fiber Fabry -Perot pressure sensor has a small size and easy signal transmission.It has become a research hotspot in the field of fiber-optic sensors.In this paper,the development of optical fiber Fabry-Perot pressure sensor is summarized by explaining the principle,statistics according to the technical branches,and analysis of the domestic and foreign patents related to optical fiber Fabry -Perot pressure sensor.At the same time,the core patents and applications of optical fiber Fabry-Perot pressure sensor are summarized. key words:Fiber ；Fabry-Perot ；Pressure ；Measurement 中图分类号：TP212,T-18文献标识码：A 文章编号：2096-4390（2019）19-0153-02153--
进气歧管绝对压力传感器的检测
进气歧管绝对压力传感器的检测 进气歧管绝对压力传感器用于D型汽油喷射系统。它在汽油喷射系统中所起的作用和空气流量传感器相似。进气歧管绝对压力传感器根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力（真空度）的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到电控单元（ECU），作为确定喷油器基本喷油量的依据。在当今发动机电子控制系统中，应用较为广泛的有半导体压敏电阻式、真空膜盒传动式两种。 一、半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测 1、结构原理 半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器（图1）由压力转换元件（硅膜片）和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路组成。压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一侧是真空室，另一侧导入进气歧管压力，所以进歧管内绝对压力越高，硅膜片的变形越大，其变形量与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值则产生与其变形量成正比的变化。利用这种原理，可把进气歧管内压力的变化变换成电信号。 2、半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器的检测 （1）皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测。 皇冠3.O轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器与ECU的连接电路如图2所示。
A、传感器电源电压的检测 点火开关置于“OFF”位置，拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器，然后将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），用万用表电压档测量导线连接器中电源端VCC和接地端E2之间的电压如图3，其电压值应为4.5-5.5V。如有异常，应检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路是否导通。若断路，应更换或修理线束。 B、传感器输出电压的检测将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进
压力传感器的测量原理
压力传感器的测量原理 压阻式压力传感器： 通常是将电阻膜片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在一个固定基体上，当基体受力发生应力变化时，膜片的电阻值也发生相应的改变，如果电路中有一个恒流源，从而使加在电阻上的电压发生变化。通过用电桥放大后测量该电压值，就可以知道施加到膜片上的压力值。电阻膜片应用最多的是金属电阻膜片和半导体膜片两种。金属电阻膜片又分丝状膜片和金属箔状片两种。 金属电阻膜片是利用吸附在基体材料上金属丝或金属箔，受应力变化时，电阻发生变化的特性来测量的。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。 陶瓷电阻膜片没有液体的传递，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，陶瓷电阻膜片的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40~135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向。 扩散硅的原理，是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，使传感器的电阻值发生变化。电容式压力传感器： 将膜片和基片构成一个腔体，待测压力使得陶瓷膜片弯曲情形，如此就能改变组件的电容量，借着加入必须的电子电路，尽可能将此变形与压力之变化互成关系。因此电容量的变化即比例于压力的变化。 半导体压力传感器：此种装置也是应用压电效应与电桥电阻形式获得量测结果，在硅支撑物上利用扩散的方法，用以产生膜片，包含电桥电阻的单元以静电处理固定在支撑玻璃上。所以，它就与外界形成机械性的隔离。当硅质膜片偏向时，电桥的输出就随着改变。 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。蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、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 以内），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，即使在高温条件下，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。可在最恶劣的工作条件下正常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。 压电式压力传感器：
压力传感器检测方法
压力传感器检测方法 压力传感器是一种常用的压力仪表，在多个行业中都有一定的应用。用户在使用压力传感器的时候确定如何检测压力传感器显得十分重要，检测压力传感器根据目的不同，检测的项目也不一样，当然检测的方法也就会有区别。今天主要来为大家介绍一下压力传感器常用的3种检测方法，希望可以帮助到大家。 1、加压检测，检单的方法是：给传感器供电，用嘴吹压力传感器的导气孔，用万用表的电压档检测传感器输出端的电压变化。如果压力传感器的相对灵敏度很大，这个变化量会明显。如果丝毫没有变化，就需要改用气压源施加压力。 通过以上方法，基本可以检测一个传感器的状况。如果需要准确的检测，就需要用标准的压力源，给传感器压力，按照压力的大小和输出信号的变化量，对传感器进行校准。并在条件许可的情况下，进行相关参数的温度检测。 2、零点的检测，用万用表的电压档，检测在没有施加压力的条件下，传感器的零点输出。这个输出一般为mV级的电压，如果超出了传感器的技术指标，就说明传感器的零点偏差超范围。 3、桥路的检测，主要检测传感器的电路是否正确，一般是惠斯通全桥电路，利用万用表的欧姆档，量输入端之间的阻抗、以及输出端之
间的阻抗，这两个阻抗就是压力传感器的输入、输出阻抗。如果阻抗是无穷大，桥路就是断开的，说明传感器有问题或者引脚的定义没有判断正确。 用万用表检测压力传感器只能进行简单的检测，检测结果也只供参考。大致可以进行三项检测，桥路的检测，主要检测传感器的电路是否正确，一般是惠斯通全桥电路，利用万用表的欧姆档，量输入端之间的阻抗、以及输出端之间的阻抗，这两个阻抗就是压力传感器的输入、输出阻抗。 如果阻抗是无穷大，桥路就是断开的，说明传感器有问题或者引脚的定义没有判断正确。零点的检测，用万用表的电压档，检测在没有施加压力的条件下，传感器的零点输出。这个输出一般为mV级的电压，如果超出了传感器的技术指标，就说明传感器的零点偏差超范围。加压检测，检单的方法是：给传感器供电，用嘴吹压力传感器的导气孔，用万用表的电压档检测传感器输出端的电压变化。如果压力传感器的相对灵敏度很大，这个变化量会明显。如果丝毫没有变化，就需要改用气压源施加压力。 通过以上方法，基本可以检测一个压力传感器的大致状况。如果需要准确的检测，就需要用标准的压力源，给传感器压力，按照压力的大小和输出信号的变化量，对传感器进行校准。并在条件许可的情况下，进行相关参数的温度检测。 总之，压力传感器的检测是一个负责的任务，万用表可以进行一般的检测，在很多情况下可以适用，但是如果要求压力传感器严格的环
微型光纤传感器的研究进展_戴丽华
1前言 光纤、激光与半导体是光学技术产业中三大主流技术方 向。在信息技术（Internation Technology ，IT ）以空前规模迅猛发展的今天，光通信与光传感器件的发展以其独特的优势受到各界人士的关注。IT 技术是建立在资源获取、资讯传输及信息处理三大基础领域上发展的技术，即传感技术、通信技术和计算机技术。自1970年美国康宁（Corning ）公司成功研制出传输损耗只有20dB/km 的低损耗石英光纤以来，短短的十几年光纤元器件就从实验室研发开始走向商品化，其社会、经济效益与日俱增。微机电系统（Micro-electro-mechanical Systems ，MEMS ）技术的引入，使得在硅或其他衬底材料上制作微型化的结构以制成微传感器成为了可能。与纤维光学相结合，近三十年的时间内，研究和投入应用的微型光纤传感器已达上百种，并在国防军事部、科研部门、制造工业、能源工业以及医疗等科学研究领域中都得到广泛应用。传感器的微小型化、多功能、高灵敏度和批量生产能力已是工业安全和国防建设的迫切需求。新型的光学压力传感器的开发仍然是当前研究的热点。光纤压力传感器具有抗辐射、抗电磁干扰、灵敏度高、精度好、便于形成网络等优点，结合微机电系统（MEMS ）微细加工技术，增加了结构紧凑、体积小、质量轻、可进行大批量生产的优势，使得光纤压力传感器具有更为广泛的应用前景，在聚合物MEMS 技术的辅助下，高深宽比结构成为了可能，有望克服传统压力传感器测量范围的局限性，可以更好的符合人们对微压测量的要求，得到更精准的测量效果。 目前在国防工业制造行业中，十分需要小型的，能够抗高温、耐高压或者在具有腐蚀性环境下正常工作的微型压力传感器。例如，飞机制造行业需要耐高温的微型传感器在喷射引擎处对于动力系统有严格的监控，而在飞机易损部件出需要灵敏的应变传感器对机身的疲劳性进行监控；油气井的勘探需要对于井内温度、压力、以及气体浓度进行严格监控，并且要求微传感器工作时需要严格杜绝电火花的产生；大型电力设备需要对其温度/电击穿进行检测；大型建筑安全工程监测需要大量分布式可以埋入建筑材料内的压力应力传感器等等。这类应用能够 提供的传感器安装空间非常有限，环境也相对恶劣，对传感器结构的设计和材料的选择也提出了特殊要求，对其工作性能的要求相对苛刻。 早前工业生产上普遍应用的一些压力传感器都是基于电学传感的。由于制造机理等因素，电学传感器有很多内难以克服的的问题存在，比如易受电磁干扰，较大的温度依赖性，体积相对较大，以及在可靠性、机械性能、精度、重复性和长期稳定性方面不甚理想。微型光纤传感基于光学机理，摒除了电学干扰，微细加工技术的引入大大减小了其制造尺度以及质量，可以解决传统电学传感器难于克服的难题。它能够承受极端条件而且对电磁干扰不敏感，没有化学活性，尺寸小，对温度不敏感，精度高，动态测量范围广，长期稳定性好，重复性可靠。目前光纤法布里一珀罗传感器已经开始应用于油井下温度和压力的测量，飞机机身应变安全性监测，桥梁内应力监测，发动机及大功率变压器的动态压力测试等应用中，展示出了该类传感器在安全和制作行业广阔的应用前景。另外，在生物医学方面，人体内血压、颅内压、肺部压力、膀胱和尿道压力以及血液流动状况的测量，都需要精确、耐用、可靠、对人体无害的微型压力传感器。 2光纤传感器的优点 光纤传感器能够在人难于达到的地方（如高温区），或者对 人体有害的区域（如核辐射区），起到人的“耳目”的作用，而且还能超越人体的生理极限，接收人的感官所感受不到的外界信息，这些独特的优点极大推动了光纤传感技术的发展，极大地满足了现代测量技术的需求。自20世纪70年代中期发展至今，各种新型光纤及光纤器件不断涌现，飞速发展。世界各工业先进国家已陆续开发出成百上千种光纤传感器，广泛涉及国防军事、航空航天、能源环保、工矿农业、生物医学、自动控制、计量测试、家庭生活等各个领域。此外光纤传感技术能够解决其他传感技术难以克服的测量问题，如强电磁干扰环境下的电流和电压测量；极高强度的电热及微波加热的辐射场内的温度的测量；大型混凝土建筑中应力应变的大规模测量需求等，成为了当代新型传感技术革命的核心。 微型光纤传感器的研究进展 戴丽华 （苏州工业职业技术学院，江苏苏州215104） 【摘 要】随着物联网的发展，各类传感器的研发进入了白热化的阶段，电学传感器制作技术已经十分成熟，为了呼应大型物 联网的发展需求，传感器正向多功能化、集成化以及微型化发展。主要介绍微型传感器的发展及研究现状，介绍微型光纤传感器的优点，对于现有的微型传感器研发技术进行分类讨论，针对广泛的应用需求进行各类传感器特点的分析，在此基础上对微型传感器的研发方向进行合理的展望。 【关键词】传感技术；物联网；微型光纤传感器【中图分类号】TP212【文献识别码】A 【文章编号】2095-3518（2013）12-59-04 2013年12月轻工科技 LIGHT INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY 计算机与信息技术
压力传感器原理
目录 1 概述 2 工作原理 1. 2.1 电阻应变片 2. 2.2 陶瓷型 3 选型要点 4 常见故障 5 四个无法避免的误差 6 抗干扰措施 7 八大发展趋势 将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件（或应变计）组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功能集于一体。压力传感器广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器有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，光纤压力传感器等。应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以及较好的线性特性。 压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量轻，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。 压阻式应变压力传感器的主要由电阻应变片按照惠斯通电桥原理组成。 电阻应变片
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 电阻应变片内部结构 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。 金属电阻应变片的内部结构 如图所示，是电阻应变片的结构示意图，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分组成。根据不同的用途，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，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 惠斯通原理
压力传感器测试规范正文
压力传感器测试规范 1 范围 本规范规定了本公司压力传感器的检验方法。 本规范适用于本公司压力传感器的测试及检验。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本规范中引用而构成为本规范的条文。 GB/T 18806-2002 电阻应变式压力传感器总规范 GB/T 15478-1995 压力传感器性能试验方法 3 环境条件 试验用环境条件： 温度: 20℃±5℃； 相对湿度: 45%～75%； 大气压力:86kPa～106kPa； 在每项试验期间，允许的最大温度变化率为1℃/ h；相对湿度范围也可由供需双方商定。 4 检验 4.1检验方法、 表1
注：以上试验获得的数据，按GB/T 15478-1995附录A中的公式进行计算。 表2 4.2 鉴定检验 4.2.1 下列情况传感器应进行鉴定检验： a) 新产品设计定型； b) 当设计、工艺或材料改变可能对传感器的性能带来影响时； c) 长期停产后恢复生产时。 4.2.2 检验项目 检验项目及相应的检验要求、检验方法条款见表2。 4.2.3 样品数量 鉴定检验的样品数量应不少于 5个。 4.2.4 合格判定 当所有检验项目满足表2规定的要求时，判定鉴定检验合格。 如果任何一个检验项目不符合规定的要求，则应暂停检验。产品制造厂应对不合格项目进行分析，找出缺陷发生的原因，并采取纠正措施后可继续对不合格项目进行检验。此时若所有项目都符合规定要求，则仍判鉴定检验合格;若仍有检验项目不符合规定要求，则判定鉴定检验不合格。4.3 质量一致性检验 4.3.1 检验批次 在同一生产条件下连续生产的同类产品，可组成一批产品提交检验。 4.3.2 抽样方案 每批次抽样数量应不少于5个。 4.3.3 检验分组 根据设计、工艺、材料、加工设备、环境对产品的影响，将质量一致性检验分为 A组、B组和
光纤光栅压力传感器
The research of FBG pressure sensing on the application of engineering ABSTRACT Fiber grating is one of the most rapid passive optical fiber components in recent years. Since 1978, the year when K.O.Hill and others first used the standing wave writing way in the germanium-doped fiber and make the world's first fiber grating, because of its’ many unique advantages, the use of the fiber grating in optical fiber communications Fields and fiber optic sensor Fields are broad prospected. With fiber grating manufacturing technology continues to improve, and the outcome of the application increasing, the fiber grating has been one of the most promising and representative optical passive components. The emergence of fiber grating makes many of the complex all-fiber communications and sensor networks possible, which greatly widened the scope of application of optical fiber technology. As sensor component, fiber grating also possesses other special functions. For example, high ability of resisting electromagnetism disturb, small size and weight, high temperature-proof, high ability of multiplex, being liable to connect with fiber, low loss, good spectrum characteristic, erosion-proof, high sensitivity, being liable to deform and so on. At present, the sensor that adopts FBG (fiber Bragg grating) as sensor components has become the main stream of development and cultivation. Pressure is the direct cause of the drifting of the Bragg wavelength of the grating, so research on the FBG pressure sensing character in-depth is important to the FBG sensing technology. The design is on the basis of understanding of FBG sensing elements; explore the using of FBG pressure character, so research on the FBG pressure sensing character in-depth is important to the FBG sensing technology. Bring forward a package project that can be used and the text.