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壓力傳感器的選用
壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛運用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能修建、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等很多行業，下面就簡略介紹一些常用傳感器原理及其運用
1、應變片壓力傳感器原理與運用
力學傳感器的品種繁復，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。但運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。下面咱們首要介紹這類傳感器。
在了解壓阻式力傳感器時，咱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改動轉換成為一種電信號的活絡器件。它是壓阻式應變傳感器的首要組成部分之一。電阻應變片運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。一般是將應變片通過特別的粘和劑緊密的粘合在發作力學應變基體上，當基體受力發作應力改動時，電阻應變片也一同發作形變，使應變片的阻值發作改動，然后使加在電阻上的電壓發作改動。這種應變片在受力時發作的阻值改動一般較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續的儀表擴大器進行擴大，再傳輸給處理電路（一般是A/D轉換和CPU）顯現或執行機構。
金屬電阻應變片的內部結構
如圖1所示，是電阻應變片的結構示意圖，它由基體資料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。依據不同的用途，電阻應變片的阻值能夠由設計者設計，但電阻的取值規模應注意：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，不同的環境中運用，使應變片的阻值改動太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過于雜亂。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁攪擾才能較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。
電阻應變片的作業原理
金屬電阻應變片的作業原理是吸附在基體資料上應變電阻隨機械形變而發作阻值改動的現象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表明：
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）
咱們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力效果時，其長度和截面積都會發作改動，從上式中可很簡略看出，其電阻值即會發作改動，假設金屬絲受外力效果而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力效果而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只需測出加在電阻的改動（一般是丈量電阻兩頭的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情
2、陶瓷壓力傳感器原理及運用
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接效果在陶瓷膜片的前外表，使膜片發作細小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的反面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋發作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，規范的信號依據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，能夠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刻穩定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并能夠和絕大多數介質直接觸摸。
陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振蕩的資料。陶瓷的熱穩定特性及它的厚膜電阻能夠使它的作業溫度規模高達-40～135℃，而且具有丈量的高精度、高穩定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強，長期穩定性好。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶運用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。
3、擴散硅壓力傳感器原理及運用
作業原理
被測介質的壓力直接效果于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片發作與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發作改動，和用電子線路檢測這一改動，并轉換輸出一個對應于這一壓力的規范丈量信號。
4、藍寶石壓力傳感器原理與運用
運用應變電阻式作業原理，采用硅-藍寶石作為半導體活絡元件，具有無與倫比的計量特性。
藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發作滯后、疲憊和蠕變現象；藍寶石比硅要鞏固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著十分好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內），因而，運用硅-藍寶石制造的半導體活絡元件，對溫度改動不活絡，即使在高溫條件下，也有著很好的作業特性；藍寶石的抗輻射特性極強；另外，硅-藍寶石半導體活絡元件，無p-n漂移，因而，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。
用硅-藍寶石半導體活絡元件制造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的作業條件下正常作業，而且可靠性高、精度好、溫度差錯極小、性價比高。
表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦合金丈量膜片和鈦合金接納膜片。印刷有異質外延性應變活絡電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金丈量膜片上。被測壓力傳送到接納膜片上（接納膜片與丈量膜片之間用拉桿鞏固的連接在一同）。在壓力的效果下，鈦合金接納膜片發作形變，該形變被硅-藍寶石活絡元件感知后，其電橋輸出會發作改動，改動的幅度與被測壓力成正比。
傳感器的電路能夠確保應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉換為一致的電信號輸出（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同，起到了彈性元件的效果，將被測壓力轉換為應變片形變，然后達到壓力丈量的意圖。
5、壓電壓力傳感器原理與運用
壓電傳感器中首要運用的壓電資料包含有石英、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，在一定的溫度規模之內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個規模之后，壓電性質徹底消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應力的改動電場改動細小（也就說壓電系數比較低），所以石英逐步被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電活絡度和壓電系數，但是它只能在室溫和濕度比較低的環境下才能夠運用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以現已得到了廣泛的運用。
現在壓電效應也運用在多晶體上，比如現在的壓電陶瓷，包含鈦酸鋇壓電陶瓷、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首要作業原理，壓電傳感器不能用于靜態丈量，因為通過外力效果后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的狀況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠丈量動態的應力。
壓電傳感器首要運用在加速度、壓力和力等的丈量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡略、體積小、重量輕、運用壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和修建的振蕩和沖擊丈量中現已得到了廣泛的運用，特別是航空和宇航領域中更有它的特別地位。壓電式傳感器也能夠用來丈量發動機內部燃燒壓力的丈量與真空度的丈量。也能夠用于軍事工業，例如用它來丈量槍炮子彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的改動和炮口的沖擊波壓力。它既能夠用來丈量大的壓力，也能夠用來丈量細小的壓力。
壓力傳感器也廣泛運用在生物醫學丈量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為丈量動態壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的運用就十分廣泛。
1、應變片壓力傳感器原理與運用
力學傳感器的品種繁復，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。但運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。下面咱們首要介紹這類傳感器。
在了解壓阻式力傳感器時，咱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改動轉換成為一種電信號的活絡器件。它是壓阻式應變傳感器的首要組成部分之一。電阻應變片運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。一般是將應變片通過特別的粘和劑緊密的粘合在發作力學應變基體上，當基體受力發作應力改動時，電阻應變片也一同發作形變，使應變片的阻值發作改動，然后使加在電阻上的電壓發作改動。這種應變片在受力時發作的阻值改動一般較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續的儀表擴大器進行擴大，再傳輸給處理電路（一般是A/D轉換和CPU）顯現或執行機構。
金屬電阻應變片的內部結構
如圖1所示，是電阻應變片的結構示意圖，它由基體資料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。依據不同的用途，電阻應變片的阻值能夠由設計者設計，但電阻的取值規模應注意：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，不同的環境中運用，使應變片的阻值改動太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過于雜亂。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁攪擾才能較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。
電阻應變片的作業原理
金屬電阻應變片的作業原理是吸附在基體資料上應變電阻隨機械形變而發作阻值改動的現象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表明：
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）
咱們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力效果時，其長度和截面積都會發作改動，從上式中可很簡略看出，其電阻值即會發作改動，假設金屬絲受外力效果而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力效果而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只需測出加在電阻的改動（一般是丈量電阻兩頭的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情
2、陶瓷壓力傳感器原理及運用
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接效果在陶瓷膜片的前外表，使膜片發作細小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的反面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋發作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，規范的信號依據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，能夠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刻穩定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并能夠和絕大多數介質直接觸摸。
陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振蕩的資料。陶瓷的熱穩定特性及它的厚膜電阻能夠使它的作業溫度規模高達-40～135℃，而且具有丈量的高精度、高穩定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強，長期穩定性好。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶運用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。
3、擴散硅壓力傳感器原理及運用
作業原理
被測介質的壓力直接效果于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片發作與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發作改動，和用電子線路檢測這一改動，并轉換輸出一個對應于這一壓力的規范丈量信號。
4、藍寶石壓力傳感器原理與運用
運用應變電阻式作業原理，采用硅-藍寶石作為半導體活絡元件，具有無與倫比的計量特性。
藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發作滯后、疲憊和蠕變現象；藍寶石比硅要鞏固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著十分好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內），因而，運用硅-藍寶石制造的半導體活絡元件，對溫度改動不活絡，即使在高溫條件下，也有著很好的作業特性；藍寶石的抗輻射特性極強；另外，硅-藍寶石半導體活絡元件，無p-n漂移，因而，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。
用硅-藍寶石半導體活絡元件制造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的作業條件下正常作業，而且可靠性高、精度好、溫度差錯極小、性價比高。
表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦合金丈量膜片和鈦合金接納膜片。印刷有異質外延性應變活絡電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金丈量膜片上。被測壓力傳送到接納膜片上（接納膜片與丈量膜片之間用拉桿鞏固的連接在一同）。在壓力的效果下，鈦合金接納膜片發作形變，該形變被硅-藍寶石活絡元件感知后，其電橋輸出會發作改動，改動的幅度與被測壓力成正比。
傳感器的電路能夠確保應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉換為一致的電信號輸出（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同，起到了彈性元件的效果，將被測壓力轉換為應變片形變，然后達到壓力丈量的意圖。
5、壓電壓力傳感器原理與運用
壓電傳感器中首要運用的壓電資料包含有石英、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，在一定的溫度規模之內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個規模之后，壓電性質徹底消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應力的改動電場改動細小（也就說壓電系數比較低），所以石英逐步被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電活絡度和壓電系數，但是它只能在室溫和濕度比較低的環境下才能夠運用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以現已得到了廣泛的運用。
現在壓電效應也運用在多晶體上，比如現在的壓電陶瓷，包含鈦酸鋇壓電陶瓷、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首要作業原理，壓電傳感器不能用于靜態丈量，因為通過外力效果后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的狀況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠丈量動態的應力。
壓電傳感器首要運用在加速度、壓力和力等的丈量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡略、體積小、重量輕、運用壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和修建的振蕩和沖擊丈量中現已得到了廣泛的運用，特別是航空和宇航領域中更有它的特別地位。壓電式傳感器也能夠用來丈量發動機內部燃燒壓力的丈量與真空度的丈量。也能夠用于軍事工業，例如用它來丈量槍炮子彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的改動和炮口的沖擊波壓力。它既能夠用來丈量大的壓力，也能夠用來丈量細小的壓力。
壓力傳感器也廣泛運用在生物醫學丈量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為丈量動態壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的運用就十分廣泛。
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