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應力傳感器原理 壓力傳感器的工作原理
2019-08-18 16:24:57 來源:朵拉利品網

1, 壓力傳感器的工作原理



壓力傳感器工作原理
1 、應變片壓力傳感器原理
力學傳感器的種類繁多,如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。 在了解壓阻式力傳感器時,我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上,當基體受力發生應力變化時,電阻應變片也一起產生形變,使應變片的阻值發生改變,從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小,一般這種應變片都組成應變電橋,并通過后續的儀表放大器進行放大,再傳輸給處理電路(通常是A/D 轉換和CPU )顯示或執行機構。
電阻應變片的工作原理
金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象,俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示:
式中:ρ——金屬導體的電阻率(Ω。cm2/m )
S ——導體的截面積(cm2 )
L ——導體的長度(m )
2 、陶瓷壓力傳感器原理
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞,壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個惠斯通電橋(閉橋),由于壓敏電阻的壓阻效應,使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號,標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和應變式傳感器相兼容。 、
3 、擴散硅壓力傳感器原理
工作原理被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產生與介質壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發生變化,和用電子線路檢測這一變化,并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。
4 、藍寶石壓力傳感器
利用應變電阻式工作原理,采用硅- 藍寶石作為半導體敏感元件,具有無與倫比的計量特性。
5 、壓電壓力傳感器原理
壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體,壓電效應就是在這種晶體中發現的,在一定的溫度范圍之內,壓電性質一直存在,但溫度超過這個范圍之后,壓電性質完全消失(這個高溫就是所謂的 “居里點”)。由于隨著應力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數比較低),所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。

2, 壓力傳感器工作原理是什么 ?



壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號,并能按照一定的規律將壓力信號轉換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。
壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類型,壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。
壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器,其廣泛應用于各種工業自控環境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業,下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用。另有醫用壓力傳感器。
重載壓力傳感器是傳感器中一種,但是我們很少聽說這種壓力傳感器,它通常被用于交通運輸應用中,通過監測氣動、輕載液壓、制動壓力、機油壓力、傳動裝置、以及卡車/拖車的氣閘等關鍵系統的壓力、液力、流量及液位來維持重載設備的性能。
重載壓力傳感器是一種具有外殼、金屬壓力接口以及高電平信號輸出的壓力測量裝置。許多傳感器配有圓形金屬或塑料外殼,外觀呈筒狀,一端是壓力接口,另一端是電纜或連接器。這類重載壓力傳感器常用于極端溫度及電磁干擾環境。工業及交通運輸領域的客戶在控制系統中使用壓力傳感器,可實現對冷卻液或潤滑油等流體的壓力測量和監控。同時,它還能夠及時檢測壓力尖峰反饋,發現系統阻塞等問題,從而即時找到解決方案。
重載壓力傳感器一直在發展,重載壓力傳感器為了能夠用于更加復雜的控制系統,設計工程師必需提高傳感器精度同時需要降低成本便于實際應用等要求。

3, 壓力傳感器工作原理是什么?



傳感器分為很多種,壓力傳感器是生活中比較常見的傳感器類型,那么壓力傳感器的工作原理是什么呢?中國傳感器交易網指出,壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器,其廣泛應用于各種工業自控環境,下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用。
在了解壓阻式力傳感器時,我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。
又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上,當基體受力發生應力變化時,電阻應變片也一起產生形變,使應變片的阻值發生改變,從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小,一般這種應變片都組成應變電橋,并通過后續的儀表放大器進行放大,再傳輸給處理電路(通常是A/D轉換和CPU)顯示或執行機構。
應變片壓力傳感器原理與應用力學傳感器的種類繁多,如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器,它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。
金屬電阻應變片的內部結構
金屬電阻應變器由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據不同的用途,電阻應變片的阻值可以由設計者設計,但電阻的取值范圍應注意:阻值太小,所需的驅動電流太大,同時應變片的發熱致使本身的溫度過高,不同的環境中使用,使應片的阻值變化太大,輸出零點漂移明顯,調零電路過于復雜。而電阻太大,阻抗太高,抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。

4, 壓力傳感器的原理是什么?



1 、應變片壓力傳感器原理
在了解壓阻式力傳感器時,我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上,當基體受力發生應力變化時,電阻應變片也一起產生形變,使應變片的阻值發生改變,從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小,一般這種應變片都組成應變電橋,并通過后續的儀表放大器進行放大,再傳輸給處理電路(通常是A/D 轉換和CPU )顯示或執行機構。
2 、陶瓷壓力傳感器原理
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞,壓力直接作鼎興壓阻式壓力傳感器用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個惠斯通電橋(閉橋),由于壓敏電阻的壓阻效應,使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號,標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定,傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性,傳感器自帶溫度補償0 ~70℃,并可以和絕大多數介質直接接觸。
3 、擴散硅壓力傳感器原理
工作原理被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產生與TBP-1擴散硅無腔壓力傳感器介質壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發生變化,和用電子線路檢測這一變化,并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。
4 、藍寶石壓力傳感器原理與應用
利用應變電阻式工作原理,采用硅- 藍寶石作為半導體敏感元件,具有無與倫比的計特性。
傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電,并將應變電橋的失衡信號轉換為統一的電信號輸出(0-5 ,4-20mA或0-5V)。在絕壓壓力傳感器和變送器中,藍寶石薄片,與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起,起到了彈性元件的作用,將被測壓力轉換為應變片形變,從而達到壓力測量的目的。
5 、壓電壓力傳感器原理與應用
壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體,壓電效應就是在這種晶體中發現的,在一定的溫度范圍之內,壓電性質一直存在,但溫度超過這個范圍之后,壓電性質完全消失(這個高溫就是所謂的“居里點”)。由于隨著應力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數比較低),所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數,但是它只能在室溫和濕度比較低的環境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體,能夠承受高溫和相當高的濕度,所以已經得到了廣泛的應用。
現在壓電效應也應用在多晶體上,比如現在的壓電陶瓷,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。
壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理,壓電傳感器不能用于靜態測量,因為經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才得到保存。實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態的應力。

5, 電容式傳感器原理及其優點



電容式傳感器本身是一種將其他量的變換以電容的變化體現出來的儀器。它的主要結構由上下兩電極、絕緣體、襯底構成。一般情況下電容式傳感器可分為變面積型傳感器、變極距型傳感器、變介質型傳感器。每種類型作用不相同,使用方法也不同。極距變化型一般用來測量微小的極距變化。面積變化型一般用于測量角位移或較大的線位移。介質變化型常用于物位測量和各種介質的溫度、密度、濕度的測定。
電容式傳感器優點
1、高阻抗、小功率,因而所需的輸入力很小,輸人能量也很低。電容式傳感器因帶電極板 間靜電引力極?。s幾個10-5N),因此所需輸入能量極小,所以特別適宜用來解決輸入能量低的測量問題,例如測量極低的壓力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很靈敏,分辨力非常髙,能感受0.001um甚至更小的位移。
2、溫度穩定性好。傳感器的電容值一般與電極材料無關,有利于選擇溫度系數低的材料,又因本身發熱極小,對穩定性影響甚微。
3、結構簡單,適應性強,待測體是導體或半導體均可,可在惡劣環境中工作。電容式傳感器結構簡單,易于制造,可做得非常小巧,以實現某些特殊的測量;能工作在高低溫、強輻射及強磁場等惡劣的環境中,也能對帶有磁性的工件進行測量。
4、動態響應好。由于極板間的靜電引力很小,可動部分做得很小很薄,因此其固有頻率很高,動態響應時間短,能在幾兆赫的頻率下工作,特別適合動態測量,如測量振動、瞬時壓力等。
5、可以實現非接觸測量,具有平均效應。例如非接觸測量回轉軸的振動或偏心、小型滾珠 軸承的徑向間隙等。當采用非接觸測量時,電容式傳感器具有平均效應,可以減小工作表面粗糙 等對測量的影響。
電容式傳感器工作原理
電容式傳感器的核心部分就是具有可變參數的電容器。若忽略邊緣效應,平板電容器的電容C=εA/δ,式中ε為極間介質的介電常數,A為兩電極互相覆蓋的有效面積,δ為兩電極之間的距離。δ、A、ε三個參數中任一個的變化都將引起電容量變化,如果保持其中兩個不變,而僅僅改變其中一個參數,就可以把該參數的變化轉換為電容量的變化,通過測量電路就可以轉化為電量輸出。
總結:電容式傳感器是比較常見的一種小型電子儀器,它的用途廣泛、作用大。而且因為它的功率小,比起大功率儀器很有優勢,所以更多的人在儀器的選擇上肯定會選擇功率小,作用同樣的電容式傳感器。電容式傳感器的的使用上也十分穩定,不易發熱,同時工作時頻率很高??傊娙菔絺鞲衅鞯淖饔么蠖覂烖c同樣很多。

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應變

“應變”是我國古代兵法著作《吳子》 里的第五篇。

傳感器

傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。 傳感器的特點包括:微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器的存在和發展,讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,讓物體慢慢變得活了起來。通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

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