压力传感器原理、结构线路及其应用

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压电传感器结构与工作原理

压电传感器结构与工作原理

压电传感器结构与工作原理一、压电传感器的结构压电传感器是一种能够将压力或者应变转化为电信号的传感器。

它由压电材料、电极、支撑结构和外壳组成。

1. 压电材料:压电传感器的核心是压电材料,常用的压电材料有压电陶瓷和压电聚合物。

压电陶瓷具有良好的压电效应和稳定性,常用的压电陶瓷材料有PZT (铅锆钛矿)和PZN-PT(铅锆镍钛)等。

压电聚合物具有良好的柔性和可塑性,适合于柔性传感器的制作。

2. 电极:电极是用来采集压电材料上产生的电荷的。

普通情况下,压电材料的两面都会贴上电极,形成一个电场。

常用的电极材料有金属薄膜,如铝、铜和银等。

3. 支撑结构:支撑结构用来固定压电材料和电极,使其能够承受外界的压力或者应变。

支撑结构可以是金属片、陶瓷基板或者塑料基板等。

4. 外壳:外壳是用来保护压电传感器内部结构的。

外壳通常由金属或者塑料制成,具有良好的密封性和机械强度。

二、压电传感器的工作原理压电传感器的工作原理是基于压电效应。

当压电材料受到外界的压力或者应变时,其晶格结构会发生变化,导致内部产生电荷。

这种电荷可以通过电极采集并转化为电信号。

具体来说,压电传感器的工作过程如下:1. 压力或者应变作用:外界的压力或者应变作用于压电传感器的压电材料上,使其发生形变。

2. 电荷产生:由于压电效应,压电材料的晶格结构发生变化,导致内部产生正负电荷。

3. 电荷采集:电极将产生的电荷采集起来,并通过导线传输到外部电路。

4. 电信号转换:外部电路将采集到的电荷转换为电信号,可以是电压、电流或者电荷量等形式。

5. 信号处理:电信号经过放大、滤波和调理等处理后,可以用于测量和控制系统中的各种应用。

三、压电传感器的应用领域压电传感器由于其结构简单、响应速度快、灵敏度高等特点,被广泛应用于各个领域。

以下是一些常见的应用领域:1. 工业自动化:压电传感器可以用于测量和控制系统中的压力、应变、力等参数,用于工业自动化控制和监测。

2. 汽车工业:压电传感器可以用于汽车制动系统、气囊系统、轮胎压力监测等方面,提高汽车的安全性和舒适性。

压力传感器的工作原理

压力传感器的工作原理

压力传感器的工作原理压力传感器是一种用于测量介质压力的设备,广泛应用于工业控制、汽车、医疗设备等领域。

它通过将压力转化为电信号,实现对压力的测量和监控。

本文将介绍压力传感器的工作原理及其应用。

一、压力传感器的基本原理压力传感器的基本原理是利用压力产生的力对敏感器件产生变形,进而通过敏感元件上的电阻、电容、压阻或电感等传感元件将变形转化为电信号。

根据不同的工作原理,压力传感器主要分为四种类型:电阻式、电容式、压阻式和电感式。

1. 电阻式压力传感器电阻式压力传感器是通过敏感元件上的电阻变化来感测压力变化的。

常见的电阻式压力传感器有应变片和电阻应变计。

应变片是一种金属薄片,它在受力后产生形变,导致电阻值的变化。

而电阻应变计是在应变片上附加了一些导电材料,当应变片形变时,导电材料的电阻值会随之变化,通过测量电阻值的变化来判断压力的大小。

2. 电容式压力传感器电容式压力传感器是利用敏感元件上的电容变化来感测压力变化的。

敏感元件通常由两个平行的金属片组成,当压力施加在敏感元件上时,金属片之间的距离会发生微小的改变,从而导致电容值的变化。

通过测量电容值的变化来反映压力的大小。

3. 压阻式压力传感器压阻式压力传感器是利用敏感元件上的压阻变化来感测压力变化的。

常见的压阻式压力传感器有硅压阻式和陶瓷压阻式。

硅压阻式传感器是利用硅材料的压阻特性,当压力施加在传感器上时,硅材料会发生变形,导致压阻发生变化。

陶瓷压阻式传感器则利用陶瓷材料的压阻特性,原理类似。

4. 电感式压力传感器电感式压力传感器是利用敏感元件上的电感变化来感测压力变化的。

敏感元件通常是由线圈和铁芯组成,当压力施加在敏感元件上时,铁芯会发生位移,导致线圈中的电感值发生变化。

通过测量电感值的变化来反映压力的大小。

二、压力传感器的应用压力传感器在工业和生活中有广泛的应用。

下面列举几个常见的应用领域:1. 工业控制压力传感器在工业领域中被广泛应用于流体控制和压力监测。

压电式压力传感器原理及应用

压电式压力传感器原理及应用

压电式压力传感器原理及应用自动化研1302班王民军压电式压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。

而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也叫压电式压电传感器。

压电式压力传感器可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。

也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。

它既可以用来测量大的压力,也可以用来测量微小的压力。

一、压电式传感器的工作原理1、压电效应某些离子型晶体电介质(如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等)沿着某一个方向受力而发生机械变形(压缩或伸长)时,其内部将发生极化现象,而在其某些表面上会产生电荷。

当外力去掉后,它又会重新回到不带电的状态,此现象称为“压电效应”。

压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应。

2、压电式压力传感器的特点压电式压力传感器是基于压电效应的传感器。

是一种自发电式和机电转换式传感器。

它的敏感元件由压电材料制成。

压电材料受力后表面产生电荷。

此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。

压电式压力传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量,如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。

压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。

由压电材料制成的压电元件受到压力作用时产生的电荷量与作用力之间呈线性关系:Q=k*S*p。

式中 Q为电荷量;k为压电常数;S为作用面积;p为压力。

通过测量电荷量可知被测压力大小。

压电式压力传感器的工作原理与压电式加速度传感器和力传感器基本相同,不同的是弹性元件是由膜片等把压力转换成集中力,再传给压电元件。

为了保证静态特性及稳定性,通常多采用压电晶片并联。

在压电式压力传感器中常用的压电材料有石英晶体和压电陶瓷,其中石英晶体应用得最为广泛。

二、压电压力传感器等效电路和测量电路在校准用的标准压力传感器或高精度压力传感器中采用石英晶体做压电元件外,一般压电式压力传感器的压电元件材料多为压电陶瓷,也有用高分子材料(如聚偏二氟乙稀)或复合材料的合成膜的。

压力传感器特性研究及其应用

压力传感器特性研究及其应用

压力传感器特性研究及其应用•相关推荐压力传感器特性研究及其应用压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。

按不同的测试压力类型,压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。

下面是小编整理的压力传感器特性研究及其应用,欢迎大家分享。

压力传感器压力传感器是一种能够感知压力信号,并根据一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号的装置。

在压力测量中,有表压、负压、绝对压力、真空度之分。

工业上使用的压力示值大多是表压,所以绝对压力是表压和大气压之和。

如果测得的压力低于大气压,则称为负压或真空度。

测量压力的传感器在工作原理上分为压阻式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、压磁式压力传感器、霍尔式压力计等。

压阻式压力传感器半导体应变片式传感器在实际应用中被称为压阻式压力传感器,压阻式压力传感器在早期利用半导体应变片粘贴在弹性体上制成。

工业上使用的压力指示大多是表压,所以绝对压力是表压和大气压之和。

如果测得的压力低于大气压,则称为负压或真空度。

压阻式压力传感器的主要特点是体积小、重量轻、易于集成、灵敏度和分辨率高,适合于微压力检测。

但由于它是由半导体硅材料制成的,所以对温度很敏感。

没有温度补偿,温度误差会很大。

压阻式压力传感器应用由于压阻式压力传感器具备一系列优点,在航天、航海、医疗设备、石油化工中都得到了广泛应用。

在如今的社会形势下,全球市场对呼吸机、制氧机、血压计等医疗设备的'需求呈爆炸式增长,其中压阻式压力传感器是呼吸机的关键部件。

在家用呼吸机、医用呼吸机和高精度血压计的应用中,压阻式压力传感器供不应求。

压阻式压力传感器产品压阻式压力传感器工艺复杂,制造工艺要求高。

下面列出了两种典型的压阻式压力传感器的技术参数,以便进行客观的比较和说明。

图来自工控论坛压力范围0~10kPa压力范围属于相对较小的压力测量范围。

在实际应用中,选择的范围应略大于所用范围。

工作温度一般工业应用与集成电路系统的要求在-40℃~80℃之间,两款产品达到了-40℃~125℃的工作温度范围,能够满足大多数应用。

压电传感器的结构及应用

压电传感器的结构及应用

压电传感器的结构及应用压电传感器是一种能够将机械压力转化为电荷信号或电压信号的传感器。

它利用了压电效应,也就是一些特殊晶体在受到机械压力作用时会产生电荷或电压变化的现象。

压电传感器的结构和应用非常广泛,下面我们来详细介绍。

1.压电传感器的结构压电传感器的主要结构包括压电元件、输入、输出和电子电路等。

压电元件一般采用压电材料,如石英、锆钛酸锂等。

其中,石英主要用于高温或高压力环境,锆钛酸锂则用于低压环境。

输入端通过输入机械压力,使压电元件受到压力或应力的作用。

输出端通过测量压电元件产生的电荷或电压变化,将机械信号转化为电信号。

电子电路则起到调理、放大和转换电信号的作用。

2.压电传感器的应用领域(1)汽车工业:压电传感器可用于汽车发动机的燃油喷射系统、气囊系统和轮胎压力检测系统等。

通过感知压力变化,及时调整燃油喷射量,提高燃油利用率和发动机效率;在发生事故时,它可检测到碰撞的冲击力,从而触发气囊的充气;监测轮胎内部压力变化,提醒驾驶员补充空气。

(2)医疗器械:压电传感器可用于血压计、呼吸仪等医疗器械。

它可以测量血液流动时的压力变化,帮助医生了解患者的血压情况;在呼吸仪中,压电传感器可以测量患者的呼吸频率和呼吸压力。

(3)工业自动化:压电传感器广泛应用于工业控制和自动化领域。

例如,在液压系统中,压电传感器可用于监测液压油的压力变化,以确保系统正常运行;在机床上,它可以测量刀具与工件之间的接触压力,避免过度削减或过度磨损。

(4)环境监测:压电传感器可用于环境污染和灾害预警等领域。

例如,在地震监测中,它可以测量地壳的应力变化,提前预警地震;在大气污染监测中,它可以测量大气中的气体压力变化,帮助判断大气污染程度。

总结:。

电容式压力传感器的结构和工作原理

电容式压力传感器的结构和工作原理

3.43 电容式压力传感器的结构和工作原理是怎么样的?
差压式电容传感器的核心部分是一个差动变极距式电容传感器。

它以热胀冷缩系数很小的两个凹形玻璃(或绝缘陶瓷)圆片上的镀金薄膜作为定极板,两个凹形镀金薄膜与夹紧在它们中间的弹性平膜片组成C1和C2 。

当被测压力p
、p2由两侧的内螺纹压力接头
进入各自的空腔,该压力通过不锈钢波纹隔离膜
以及热稳定性很好的灌充液(导压硅油),传导
到“δ腔”。

弹性平膜片由于受到来自两侧的压力
之差,而凸向压力小的一侧。

在δ腔中,弹性膜
片与两侧的镀金定极之间的距离很小(约0.5mm
左右),所以微小的位移(不大于0.1mm)就可
以使电容量变化100pF以上。

测量转换电路(相
敏检波器)将此电容量的变化转换成4~20mA的
标准电流信号,通过信号电缆线输出到二次仪
表。

从图b中还可以看到,该压力变送器自带液
晶数码显示器。

可以在现场读取测量值,总共只
需要电源提供4~20mA
电流。

电容式差压传感器
δ室剖面图
差动电容的输入激励源通常做在信号处理壳体中,其频率通常
选取100kHz左右,幅值约为10V pp左右。

经变送器内部的CPU
线性化后,差压变送器的输出精度一般可达1%左右。

带隔离膜片的差动电容压力传感器
对额定量程较小的差动电容式差压变送器来说,当某一侧突然失压时,巨大的差压有可能将很薄的平膜片压破,所以设置了安全悬浮膜片和限位波纹盘,起过压保护作用。

水压力传感器工作原理

水压力传感器工作原理水压力传感器是一种常见的传感器类型,广泛应用于工业、医疗、环保等领域。

本文将介绍水压力传感器的工作原理及其应用。

工作原理水压力传感器是通过测量压力的变化来检测液体的压力变化,并将变化转化为电信号输出。

水压力传感器主要由压力测量元件、信号处理电路和输出设备三部分组成。

压力测量元件压力测量元件是水压力传感器最核心的部分,其主要作用是将压力变化转化为电信号输出。

压力测量元件通常由薄膜片、电阻片或压力敏感器等构成。

一般来说,压力测量元件都是通过将被测液体压力传递给敏感器来实现的。

敏感器会感受到压力变化并产生相应的电阻或电信号输出。

这些电信号将传递给信号处理电路进行分析处理。

信号处理电路信号处理电路是水压力传感器的另一个重要组成部分。

信号处理电路的作用是将从压力测量元件中获取的电信号进行放大、滤波、线性化等处理,使其达到更好的可读性和稳定性。

此外,信号处理电路还可以将经过处理的电信号转化为标准的输出电信号,以便外部设备矿可直接接收和使用。

输出设备输出设备是水压力传感器的最后一个组成部分,其主要作用是将信号处理电路产生的输出电信号转化为实际的信息输出,如数字显示、信号传输等。

应用水压力传感器广泛应用于各种压力测量领域中,例如:•工业自动化:液体压力测量,压力检测及控制•医疗器械:血液透析机、呼吸机、麻醉机等的压力检测•环保监测:污水处理厂等各种液体处理压力监测此外,水压力传感器还可以与其他传感器配合使用来实现更精确的数据采集和分析,如流量传感器、温度传感器等。

结论水压力传感器是一种常见的传感器类型,通过测量液体压力变化来检测液体状态。

其主要由压力测量元件、信号处理电路和输出设备三部分组成。

水压力传感器广泛应用于工业、医疗、环保等领域。

压力传感器最常见的应用和原理分析

压力传感器最常见的应用和原理分析
 压力传感器是最为常用的一种传感器,被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.下面就简单介绍一些常用压力传感器的应用。

 一个工业自动化系统通常分为三个部分:检测、控制、执行。

工业设备作为自动化系统的控制对象,必须能与其它两个部分相兼容,提供压力传感器接口,使之成为一个完整的有机整体。

无论是单机自动化或还是大型自动化装置,对于控制对象都应该保护,使之用途发挥到最大。

 压力传感器在水处理行业的应用
 我国的环保水处理行业,近些年得到快速的发展,并且未来前景广阔。

MEMS压力传感器结构及其工作原理

MEMS压力传感器结构及其工作原理
目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。

硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的,具有较高的测量精度、较低的功耗和极低的成本。

惠斯顿电桥的压阻式传感器,如无压力变化,其输出为零,几乎不耗电。

MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形应力杯硅薄膜内壁,采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处,组成惠斯顿测量电桥,作为力电变换测量电路,将压力这个物理量直接变换成电量,其测量精度能达0.01-0.03%FS。

硅压阻式压力传感器上下二层是玻璃体,中间是硅片,硅片中部做成一应力杯,其应力硅薄膜上部有一真空腔,使之成为一个典型的绝压压力传感器。

应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成电阻应变片电桥电路。

当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中,应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起,发生弹性变形,四个电阻应变片因此而发生电阻变化,破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡,电桥输出与压力成正比的电压信号。

电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造出横隔栅状,上下二根横
隔栅成为一组电容式压力传感器,上横隔栅受压力作用向下位移,改变了上下二根横隔栅的间距,也就改变了板间电容量的大小,即△压力=△电容量。

tips:感谢大家的阅读,本文由我司收集整编。

仅供参阅!。

《压力传感器》课件

压力传感器的分类:应变式、压电式、电容式、光学式等 应变式压力传感器原理:利用金属材料的弹性变形来测量压力 压电式压力传感器原理:利用压电效应,将压力信号转换为电信号 电容式压力传感器原理:利用电容的变化来测量压力 光学式压力传感器原理:利用光的折射、反射等特性来测量压力
压力传感器的应用
医疗设备领域
血压计:测量血压,监控血压 变化
呼吸机:监测呼吸频率和深度, 调整呼吸参数

心电图仪:监测心脏活动,诊 断心脏疾病
麻醉机:监测麻醉剂浓度,确 保麻醉效果和安全性
其他应用领域
医疗领域:用于监测血压、心电图等生理参数 汽车领域:用于监测轮胎压力、发动机油压等 航空航天领域:用于监测飞机、火箭等飞行器的压力参数 工业领域:用于监测工业设备的压力参数,如液压系统、气压系统等
对未来发展的展望与建议
技术发展趋势:智能化、微型化、集成化 应用领域拓展:医疗、汽车、航空航天等 研发投入:加大研发投入,提高技术水平 市场推广:加强市场推广,提高产品知名度
THANK YOU
汇报人:PPT
传感器技术发展趋势:智能化、 微型化、集成化
传感器应用领域:汽车、医疗、 工业、消费电子等
传感器市场前景:市场规模持 续增长,竞争激烈
未来展望:传感器技术不断创 新,应用领域不断拓展,市场 前景广阔
总结与展望
总结本次PPT内容重点
压力传感器的定义和分类 压力传感器的工作原理和结构 压力传感器的应用领域和案例 压力传感器的发展趋势和挑战
线性度:压力传感器的线性度是指其输出信号与输入信号的线性关系,通常用百分比 表示。
重复性:压力传感器的重复性是指其输出信号在相同条件下的重复性,通常用百分比 表示。
稳定性:压力传感器的稳定性是指其输出信号在长时间内保持稳定的能力,通常用百 分比表示。
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压力传感器原理、结构线路及其应用 一.压力传感器原理 一些常用传感器原理及其应用: 1、应变片压力传感器原理与应用 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。下面我们主要介绍这类传感器。 在了解压阻式力传感器时,我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

1、应变片压力传感器原理

原理图 如图1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。

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) 我们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发生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会发生改变,假如金属 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压缩时,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(通常是测量电阻两端的电压),即可获得应变金属丝的应变情

2、陶瓷压力传感器原理 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,连接成一个惠斯通电桥(闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产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。

3、扩散硅压力传感器原理

原理图 扩散硅压力传感器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,和用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

二.测量电路原理图 应变式传感器通常采用电桥线路将应变片的电阻变化转换成电压变化。由于应变桥路的输出信号极弱,还需通过放大器将信号进一步放大并进行一些必要的补偿。信号放大方式可以采用直流放大或交流放大,应变桥路也就相应地可采用直流电源或交流电源供电。交流电桥的输出特性方程及其平衡条件在形式上与直流电桥类似,只是其桥臂阻抗与电源频率有关,将各桥臂阻抗代入公式后的计算要比直流电桥复杂些。下面仅以直流电桥为例来分析应变桥路的工作原理、

(1) 测量电桥电路 R1R2R3R4Uo

Ui 如图所示电桥线路

Vin-+

++--R1

R2

R3

R4R5

R6VRCVo

A1

A2A3

如图为差动仪表放大器 应变式传感器的桥路额定输出电压一般为数毫伏到数十毫伏。因此还需将其放大后再进行显示和记录。对于应用较多的直流电桥,多采用低漂移的集成运放(如OP07等)构成零点和增益可调的直流放大器,并通常采用差动输入方式进行直流电压放大。 R1

R2

R4R

3

RetRotRiR01

R02

Rot

ReRet

Ra

RzCzWz1Wz2

供桥电源

电桥输出

A

BC

D

应变传感器测量电桥电路 另外,为提高电桥稳定性和性能,还需要附设桥路初始平衡校准及补偿等附加电路。 如图3.12为一应变传感器电桥电路, 其中设置了多种补偿和调节电路。 其中R1~R4为应变片组成电桥;Ri用于调节电桥输入阻抗; Ra可以调节电桥输出阻抗;A框中为温度补偿电阻; B框中设置有零调整电路;C框及A框中Ret共同构成输出调整电阻;D框中为两套初始平衡校准电路,Wz1、Rz构成直流初始调零电路, Wz2、Cz用于交流电桥时初始调零(交流相位调零)。

三、特性及相关参数选择 压力传感器的种类繁多,其性能也有较大的差异,在实际应用中,应根据具体的使用场合、条件和要求,选择较为适用的传感器,做到经济、合理。

一、压力传感器的主要性能参数 1. 额定压力范围 额定压力范围是满足标准规定值的压力范围。也就是在最高和最低温度之间,传感器输出符合规定工作特性的压力范围。在实际应用时传感器所测压力在该范围之内。

2.最大压力范围 最大压力范围是指传感器能长时间承受的最大压力,且不引起输出特性永久性改变。特别是半导体压力传感器,为提高线性和温度特性,一般都大幅度减小额定压力范围。因此,即使在额定压力以上连续使用也不会被损坏。一般最大压力是额定压力最高值的2-3倍。 3. 损坏压力 损坏压力是指能够加工在传感器上且不使传感器元件或传感器外壳损坏的最大压力。

4.线性度 线性度是指在工作压力范围内,传感器输出与压力之间直线关系的最大偏离。

5. 压力迟滞 为在室温下及工作压力范围内,从最小工作压力和最大工作压力趋近某一压力时,传感器输出之差。

6. 温度范围 压力传感器的温度范围分为补偿温度范围和工作温度范围。补偿温度范围是由于施加了温度补偿,精度进入额定范围内的温度范围。工作温度范围是保证压力传感器能正常工作的温度范围。

四、压力传感器应用实例 1.陶瓷压力传感器原理及应用 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,连接成一个惠斯通电桥 (闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产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,标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以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℃,并可以和绝大多数介质直 接接触。

2、蓝宝石压力传感器原理与应用 利用应变电阻式工作原理,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。

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。

3.压电压力传感器原理与应用 压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种 天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范围之内,压电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,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),所以石英逐渐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,但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以已经得到了广泛的应用。

现在压电效应也应用在多晶体上,比如现在的压电陶瓷,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主要工作原理,压电传感器不能用于静态测量,因为经过外力作用后的电荷,只有在回路具有无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测量动态的应力。

压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具 有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。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测量中已经得到了广泛的应用,特别 是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮子弹 在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力,也可以用来测量微小的压力。

压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的,因为测量动态压力是如此普遍,所以压电传感器的应用就非常广泛。

五、参考资料 检测技术课件 百度知道 百度百科 http://www.thel.cn/20083/rxcd_6901.html http://www.better-cn.com/shownews.asp?newsid=50 六、总结 通过此次课程设计,使我熟悉了上学年所学的自动检测这门课的相关内容。同时,通过上网查相关资料,了解到自己的不足和对专业知识的不足,因此,在今后的学习中应该查缺补漏,做到熟悉专业知识。

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