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。微型壓力傳感器體積小,方便集成到各種設(shè)備中。eh壓力變送器
壓力傳感器的定義:壓力傳感器是一種通過測量介質(zhì)對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。壓力傳感器值壓力傳感器性能穩(wěn)定,確保安全生產(chǎn)。
用硅- 藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器,可在惡劣的工作條件下正常工作,并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jià)比高。表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成:鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片,被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上(接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅(jiān)固的連接在一起)。在壓力的作用下,鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變,該形變被硅- 藍(lán)寶石敏感元件感知后,其電橋輸出會(huì)發(fā)生變化,變化的幅度與被測壓力成正比。
壓力傳感器靈敏度的選擇:通常在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大,有利于信號(hào)處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的廠擾信號(hào)。壓力傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量,要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。壓力傳感器的應(yīng)用可以提高航空航天領(lǐng)域的安全性和效率。
壓力傳感器的未來發(fā)展趨勢1. 小型化和智能化隨著科技的不斷進(jìn)步,壓力傳感器的體積逐漸減小,同時(shí)具備了更高的智能化水平。未來的壓力傳感器將更加小型化和集成化,可以應(yīng)用于更多領(lǐng)域,如智能穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等。2. 高精度和高可靠性未來的壓力傳感器將具備更高的精度和可靠性,可以實(shí)現(xiàn)對微小壓力變化的精確測量。這將有助于提高測量精度和系統(tǒng)的可靠性,滿足更為復(fù)雜的應(yīng)用需求。3. 多功能和多參數(shù)測量未來的壓力傳感器將集成更多功能,能夠同時(shí)測量多個(gè)參數(shù),如溫度、濕度等。這將為用戶提供更為全的信息,并實(shí)現(xiàn)更多樣化的應(yīng)用需求。壓力傳感器實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù),幫助工程師調(diào)整參數(shù)。采用差壓變送器
壓力傳感器能夠?qū)崟r(shí)檢測壓力變化,保障生產(chǎn)安全。eh壓力變送器
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。eh壓力變送器