压力传感器有很多种,主要包括:
1)利用晶体压电效应的压力传感器。
2)压力传感器是工业实践中常用的一种传感器,我们通常使用的压力传感器主要由压电效应制成,也称压电传感器。
回
传感器和测量的基本知识
1-1
测量的基本概念
测量的概念,测量方法,直接测量的几种方法,仪器的度数和分辨率。
1-2
传感器中的强敏感元件
什么是弹性敏感元件以及弹性敏感元件的弹性特性:刚度和灵敏度。弹性敏感元件的形式及应用范围。
1-3
传感器的一般特性
静态特性:线性、滞后、重复性和灵敏度。
动态特性:传递函数和动态响应的物理概念。
第二章
电阻传感器及其应用
2-1
电阻丝
电阻丝(热电阻)的工作原理,热电阻材料和普通热电阻,普通工业热电阻传感器的简单结构(附热电阻丝参数表)
应用:主要谈温度测量,延伸到热电阻流量计等。
2-2
电位计
简单介绍结构和工作原理:主要介绍线性电位器的空载特性、阶跃特性、分辨率和阶跃误差,简单介绍负载特性和非线性电位器。
原理:电位器压力传感器和电位器加速度传感器。
2-3
电阻应变仪
简要介绍了电阻应变片的工作原理、应变片的结构和材料。电阻应变片的工作特性和参数,电阻应变片的温度误差及补偿方法。
半导体应变片、匹配测量电路及应变片简介。
应用:应变力传感器、应变压力变送器、应变加速度传感器等。
第三章
电感式传感器及其应用
3-1
自感
闭合磁路变间隙型和开放磁路螺线管型的工作原理特性(包括差动)。
匹配电路:交流电桥。
应用:测量线性位移的静态和动态量,测量力、压力和扭矩。
3-2
差动变压器类型
差动变压器的基本原理。螺线管型的工作原理、结构、特点、零残压及其消除。
匹配电路:差分相敏检波电路和相敏整流电路简介。
应用:位移测量,振动和加速度测量,压力测量。
3-3
涡流型
基础知识、工作原理、涡流的形成范围、被测物体的材质、形状、尺寸对传感器灵敏度的影响。
匹配电路简介及应用实例。
3-4
压电磁性型
也称为磁致弹性型。
压电效应、压电传感器的基本结构、工作原理、特点及应用。
第四章
电容式传感器及其应用
4-1
电容式传感器的特点和结构形式
工作原理、结构形式、静态特性(变间隙型、变面积型、变介电常数型)。
4-2
电容式传感器的特点及应用
特性及匹配电路简介。
应用:压力传感器、加速度传感器、载荷传感器、位移传感器等。
第五章
谐振传感器及其应用
5-1
振动弦型
结构、工作原理和励磁方式。
应用:振弦式压力传感器、振梁式压力传感器和振弦式扭矩传感器。
5-2
振动圆筒
结构、工作原理、振动频率与压力的关系。
应用:振动筒式压力传感器,振动管式密度传感器。
5-3
振动膜型
结构、工作原理及应用。
第六章
光学传感器及其应用
6-1
真空光电元件
真空光电转换原理及光阴极、真空光电池和真空光电倍增管。
6-2
半导体光敏元件
闪光光电效应,光敏电阻,光电二极管和光电晶体管,它们的光谱特性和应用。
6-3
计算光栅
光栅传感器的结构、工作原理及细分技术。
第七章
电动势传感器
7-1
热电偶
热电偶的工作原理、材料、常用热电偶、结构、冷端处理和测量误差、延长线和应用。
7-2
光电池
光伏效应,硅光电池。
7-3
压电应时晶体和压电陶瓷
应时晶体的压电效应,人工铁电陶瓷的压电效应(压电元件的应力状态和变形方式)压电材料和匹配电路简介(电荷放大器)。
应用:压电式力传感器,频率测量。
7-4
霍尔元件
霍尔效应,霍尔元件的结构和基本电路,霍尔元件的特性参数,温度补偿和不等电位补偿。
应用:微位移和磁场的测量。
7-5
磁电式
结构和非线性误差的基本原理及补偿。
应用:测量振动和扭矩。
第八章
其他半导体传感器及其应用
8-1
热敏电阻
特点:材料、特性、适应和应用。
8-2
从属变阻器
半导体压阻效应及扩散硅压阻器件结构简介。
应用:压阻式压力传感器和压阻式加速度传感器。
8-3
湿敏电阻
湿敏电阻器的结构、工作原理、特性及应用
湿敏电容器的结构、工作原理、特性及应用
8-4
磁性传感器
磁敏二极管和磁敏三极管的原理、特点及应用。
8-5
气敏元件
半导体气敏电阻器的工作原理、特性及应用。
我们知道晶体是各向异性的,非晶是各向同性的。有些晶体介质在一定方向上受到机械力变形时会产生极化效应。当机械力撤除后,会回到不带电的状态,即在压力下,有些晶体可能会产生一种电效应,这种电效应称为极化效应。根据这一效应,科学家们开发了压力传感器。
压电传感器中使用的主要压电材料包括应时、酒石酸钾钠和磷酸二氢。其中,应时(二氧化硅)是一种天然晶体,在这种晶体中发现了压电效应。在一定的温度范围内,压电性能一直存在,但当温度超过这个范围时,压电性能完全消失(这个高温就是所谓的居里点)。由于电场随应力的变化而略有变化(也就是说压电系数相对较低),应时逐渐被其他压电晶体所取代。酒石酸钾钠具有很大的压电敏感性和压电系数,但只能在室温和低湿度下应用。
。磷酸二氢胺是一种人工晶体,能承受高温和相对较高的湿度,因此得到了广泛的应用。
目前压电效应也应用于多晶体,如压电陶瓷,包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐压电陶瓷、铌酸铅镁压电陶瓷等。
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,因为只有当回路具有无穷大的输入阻抗时,外力作用后的电荷才得以保留。实际情况并非如此,因此决定了压电传感器只能测量动态应力。
压电传感器主要用于加速度、压力和力的测量。压电加速度计是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长的优点。压电式加速度计已广泛应用于飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑物的振动和冲击测量,特别是在航空和航天领域。压电传感器也可以用来测量发动机的内燃压力和真空度。它还可以用于军事工业,例如测量枪支子弹在膛内发射瞬间的膛压变化和枪口冲击波压力。它可以用来测量大压力和小压力。
压电传感器也广泛用于生物医学测量。例如,心室导管麦克风由压电传感器制成。因为测量动态压力是如此普遍,压电传感器被广泛使用。
除了压电传感器,还有利用压阻效应制作的压阻传感器、利用应变效应的应变传感器等。这些不同的压力传感器通过使用不同的效果和不同的材料,可以在不同的场合发挥其独特的作用。
利用压力引起板位移的电容式压力传感器。可以参考电子秤的电路。
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