超微型压力传感器
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压力传感器的原理是通过电感量的变化来反映压力的大小。
压力传感器
压力传感器是将压力转换为电信号输出的传感器。在讲述压力传感器的同时,我们必须导出压力变送器的概念。通常传感器由两部分组成,即分别是敏感元件和转换元件。
其中敏感元件是指传感器中能够直接感受或响应被测量的部分;转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量的应变转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般很微弱,需要将其调制与放大。随着集成技术的发展,人们又将这部分电路及电源等电路也一起装在传感器内部。
这样,传感器就可以输出便于处理,传输的可用信号了。而在以前技术相对落后时,所谓的传感器是指上文中的敏感元件,而变送器就是上文中的转换元件。
压力传感器一般是指将变化的压力信号转换成对应变化的电阻信号或电容信号的敏感元件,如:压阻元件,压容元件等。
而压力变送器一般是指,压敏元件与调理电路共同组成的测量压力的.整套电路单元,一般能直接输出与压力成线性关系的标准电压信号或电流信号,供仪表、PLC、采集卡等设备直接采集。
压力传感器的分类
压力传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器等。
目前应用较为广泛的压力传感器有:扩散硅压阻式压力传感器、陶瓷压阻压力传感器、溅射薄膜压力传感器、电容压力传感器、耐高温特性的蓝宝石压力传感器。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
各种压力传感器的原理
压阻式压力传感器 这种传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内,引出电极引线。提到压阻式传感器,首先得讲到它的原理——压阻效应。
压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于压电效应,压阻效应只产生阻抗变化,并不会产生电荷。
原理图如上,当压力变化时,电阻R1,R2,R3,R4发生变化,从而引发加载在电阻中间的电压发生变化,这种变化反映出压力值。
压阻式传感器又称为扩散硅压阻式压力传感器,被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)
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,和用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
1、压阻式传感器
压阻式传感器的工作原理基于薄膜电阻效应,即当外界施加压力时,感应元件上的电阻值发生变化。
通常,感应元件由一层薄膜电阻器构成,当外界压力作用于薄膜时,薄膜的变形导致电阻值发生变化,通过电路将变化后的电阻值转换成对应的电信号输出。
2、压电式传感器
压电式传感器的`工作原理基于压电效应,即当施加外界压力时,晶体体积发生变化导致电荷分布的不平衡,从而产生电势差。
压电传感器通常由一个压电晶体和一个测量电路组成,当外界压力作用于晶体时,会产生电势差,测量电路将电势差转换成对应的电信号输出。
3、电容式传感器
电容式传感器的工作原理基于电容变化原理,即当外界施加压力时,感应元件上的电容值发生变化。
电容式传感器通常由一个带电极板的固定电容器和一个可移动电极板构成,当外界压力作用于可移动电极板时,导致电容值发生变化,通过电路将变化后的.电容值转换成对应的电信号输出。
4、磁电式传感器
磁电式传感器的工作原理基于磁电效应,即当施加外界压力时,磁性材料在磁场中的磁矩发生变化,从而导致电势差的产生。
磁电式传感器通常由一个磁性材料和一个测量电路组成,当外界压力作用于磁性材料时,会产生电势差,测量电路将电势差转换成对应的电信号输出。
压力传感器工作原理
1 、应变片压力传感器原理
力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。
电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上
当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的'阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是A/D 转换和CPU )显示或执行机构。
2 、陶瓷压力传感器原理
陶瓷压力传感器 压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥(闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的电压信号。
3 、扩散硅压力传感器原理
工作原理:被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷),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, 用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
4 、蓝宝石压力传感器
利用应变电阻式工作原理,采用硅- 蓝宝石作为半导体敏感元件,具有良好的计量特性。
5 、压电压力传感器原理
压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范围之内,压电性质一直存在
但温度超过这个范围之后,压电性质完全消失(这个高温就是所谓的 “居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低),所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。
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