壓力傳感器的定義壓力傳感器是一種通過測量介質(zhì)對(duì)傳感器表面施加的壓力變化來判斷壓力值的裝置。它可以將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),使得壓力變化可以通過電信號(hào)的方式傳輸和處理。壓力傳感器的原理壓力傳感器的原理通?;趬鹤栊?yīng)、電容效應(yīng)或者磁致伸縮效應(yīng)。其中,壓阻傳感器常見,利用材料的阻值隨壓力變化而發(fā)生變化的特性進(jìn)行測量。壓力傳感器的結(jié)構(gòu)壓力傳感器通常由壓力感受元件、信號(hào)處理電路和輸出電路等組成。壓力感受元件負(fù)責(zé)感知壓力變化,信號(hào)處理電路負(fù)責(zé)將感知到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),輸出電路負(fù)責(zé)輸出信號(hào)供其他設(shè)備使用。壓力傳感器能夠?qū)崟r(shí)反饋壓力數(shù)據(jù),方便用戶調(diào)整操作。萊斯特壓力變送器
壓電式壓力傳感器是利用壓電材料的壓電效應(yīng)將被測壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的。由壓電材料制成的壓電元件受到壓力作用時(shí)產(chǎn)生的電荷量與作用力之間呈線性關(guān)系: Q=kSp 式中 Q為電荷量;k為壓電常數(shù);S為作用面積;p為壓力。通過測量電荷量可知被測壓力大小。壓電元件夾于兩個(gè)彈性膜片之間,壓電元件的一個(gè)側(cè)面與膜片接觸并接地,另一側(cè)面通過引線將電荷量引出。被測壓力均勻作用在膜片上,使壓電元件受力而產(chǎn)生電荷。電荷量一般用電荷放大器或電壓放大器放大,轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出,輸出信號(hào)與被測壓力值相對(duì)應(yīng)。 除在校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器或高精度壓力傳感器中采用石英晶體做壓電元件外,一般壓電式壓力傳感器的壓電元件材料多為壓電陶瓷,也有用高分子材料(如聚偏二氟乙稀)或復(fù)合材料的合成膜的。壓力變送器就地顯示壓力傳感器在新能源領(lǐng)域,助力風(fēng)能、太陽能發(fā)電。
現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上,比如現(xiàn)在的壓電陶瓷,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。壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理,壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量,因?yàn)榻?jīng)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(shí)才得到保存。實(shí)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(dòng)態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)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(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于工業(yè),例如用它來測量炮彈在膛中擊發(fā)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。
應(yīng)用領(lǐng)域1.工業(yè)自動(dòng)化壓力傳感器在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中起著重要作用。它可以用于測量流體的壓力,監(jiān)測管道的泄漏以及控制液壓裝置的工作狀態(tài)。通過對(duì)壓力傳感器的數(shù)據(jù)采集和分析,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝參數(shù)的監(jiān)測和調(diào)節(jié),提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。2.汽車電子汽車電子領(lǐng)域是另一個(gè)廣泛應(yīng)用壓力傳感器的領(lǐng)域。它可以用于測量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的油壓、氣壓和輪胎的氣壓等參數(shù),以保證車輛的正常運(yùn)行和安全性。醫(yī)療器械壓力傳感器在醫(yī)療器械領(lǐng)域中也有重要應(yīng)用。例如,在呼吸機(jī)上使用壓力傳感器監(jiān)測患者的呼吸功率,從而調(diào)節(jié)呼吸機(jī)的工作狀態(tài)。此外,壓力傳感器還可以用于測量體內(nèi)液體的壓力,如血液和腦脊液壓力的監(jiān)測壓力傳感器是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制的關(guān)鍵設(shè)備。
陶瓷壓力傳感器主要由瓷環(huán)、陶瓷膜片和陶瓷蓋板三部分組成。陶瓷膜片作為感力彈性體,采用95%的AL2O3瓷精加工而成,要求平整、均勻、質(zhì)密,其厚度與有效半徑視設(shè)計(jì)量程而定。瓷環(huán)采用熱壓鑄工藝高溫?zé)瞥尚?。陶瓷膜片與瓷環(huán)之間采用高溫玻璃漿料,通過厚膜印刷、熱燒成技術(shù)燒制在一起,形成周邊固支的感力杯狀彈性體,即在陶瓷的周邊固支部分應(yīng)形成無蠕變的剛性結(jié)構(gòu)。在陶瓷膜片上表面,即瓷杯底部,用厚膜工藝技術(shù)做成傳感器的電路。陶瓷蓋板下部的圓形凹槽使蓋板與膜片之間形成一定間隙,通過限位可防止膜片過載時(shí)因過度彎曲而破裂,形成對(duì)傳感器的抗過載保護(hù)。 基本特性 陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。壓力傳感器應(yīng)用于電梯安全系統(tǒng),確保乘客安全。進(jìn)氣壓力傳感器類型
壓力傳感器在液壓傳動(dòng)中,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸與控制。萊斯特壓力變送器
金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示:式中:ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率(Ω。cm2/m )S ——導(dǎo)體的截面積(cm2 )L ——導(dǎo)體的長度(m )我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例,當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí),其長度和截面積都會(huì)發(fā)生變化,從上式中可容易看出,其電阻值即會(huì)發(fā)生改變,假如金屬絲受外力作用而伸長時(shí),其長度增加,而截面積減少,電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí),長度減小而截面增加,電阻值則會(huì)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(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。萊斯特壓力變送器