压力传感器是工业实践中常见的传感器,广泛应用于各种工业自动控制环境,涉及水利水电、铁路运输、智能建筑、生产自动控制、航空航天、石油化工、油井、电力、船舶、机床、管道等诸多行业。随着电子技术的飞速发展,压力传感器在世界各国的研究领域都得到了广泛的应用,各国都加大了在这一领域的投入,几乎渗透到了各行各业。压力传感器行业前景光明,投资创业者,所以有必要了解压力传感器产品。下面简单介绍一些常见传感器的原理和应用。
1.陶瓷压力传感器的原理及应用。
耐腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体传输,压力直接作用在陶瓷膜片的正面,使膜片轻微变形。厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接形成惠斯通电桥(闭合电桥)。由于压敏电阻器的压阻效应,电桥产生与压力和激励电压成比例的高度线性的电压信号。标准信号校准为2.0/
三
/
3.3mv/v等。,可与应变传感器兼容。通过激光标定,该传感器具有较高的温度稳定性和时间稳定性。传感器自带0 ~ 70℃的温度补偿,可与大多数介质直接接触。陶瓷是公认的高弹性、耐腐蚀、耐磨损、耐冲击、耐振动的材料。陶瓷的热稳定性及其厚膜电阻可使其工作温度范围高达-40 ~ 135℃,在测量中具有较高的精度和稳定性。电气绝缘度2kv,输出信号强,长期稳定性好。高性能、低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向。在欧美,有完全取代其他类型传感器的趋势。在中国,越来越多的用户使用陶瓷传感器取代扩散硅压力传感器。
2.扩散硅压力传感器的原理及应用。
被测介质的压力直接作用在传感器的膜片(不锈钢或陶瓷)上,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,这种变化被电子电路检测到,并转换输出一个与该压力对应的标准测量信号。
以上是陶瓷压力传感器和扩散硅压力传感器的原理和应用。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是利用压电效应制成的,也称压电式传感器。
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造晶体,可以承受高温和相对较高的湿度,所以
已被广泛使用。
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。