能夠測量壓力并提供遠(yuǎn)距離電信號的裝置統(tǒng)稱為壓力傳感器。壓力傳感器是壓力檢測儀表的重要組成部分,其結(jié)構(gòu)形式多種多樣,壓力傳感器有哪些類型?常見的有應(yīng)變式、壓阻式、電容式、壓電式、振頻式壓力傳感器等。此外,還有光電、光纖、超聲波壓力傳感器等。壓力變送器能將被測壓力直接轉(zhuǎn)換成各種形式的電信號,便于滿足自動化系統(tǒng)集中檢測和控制的要求,因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。您還可以點(diǎn)擊這里進(jìn)一步了解什么是壓力傳感器,壓力傳感器常見問題及壓力傳感器維護(hù)方法。
今天我們將討論 5 種類型的壓力傳感器。
1、應(yīng)變式壓力傳感器
應(yīng)變式壓力傳感器是通過測量各種彈性元件的應(yīng)變來間接測量壓力的傳感器。根據(jù)材料的不同,應(yīng)變元件可分為金屬和半導(dǎo)體兩大類。應(yīng)變元件的工作原理是基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的“應(yīng)變效應(yīng)”,即當(dāng)導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料發(fā)生機(jī)械變形時(shí),其電阻值會發(fā)生變化。
當(dāng)導(dǎo)線受到外力作用時(shí),其長度和截面積會發(fā)生變化,電阻值也會發(fā)生變化。如果導(dǎo)線受外力拉伸,其長度會增加,而截面積會減少,電阻值會增加。當(dāng)導(dǎo)線受外力壓縮時(shí),長度減小,截面增大,電阻值減小。只要測量施加在電阻兩端的電壓的變化,就可以得到應(yīng)變線的應(yīng)變。
2、壓阻式壓力傳感器
壓阻式壓力傳感器是指利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器。單晶硅材料受力后電阻率發(fā)生變化,通過測量電路可得到與力變化成正比的電信號輸出。它也被稱為擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器。它不同于粘貼式應(yīng)變片需要通過彈性敏感元件間接感受外力,而是通過硅膜片直接感受被測壓力。
壓阻式壓力傳感器主要是基于壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)用于描述材料在機(jī)械應(yīng)力下的電阻變化。與壓電效應(yīng)不同,壓阻效應(yīng)只產(chǎn)生阻抗變化,不產(chǎn)生電荷。
3、電容式壓力傳感器
電容式壓力傳感器是以電容作為敏感元件,將被測壓力轉(zhuǎn)換為電容值變化的壓力傳感器。這種壓力傳感器一般采用圓形金屬薄膜或金屬鍍膜作為電容器的電極。當(dāng)薄膜受壓變形時(shí),薄膜與固定電極之間形成的電容發(fā)生變化,可通過測量電路輸出輸出和電壓。一定的電信號關(guān)系。電容式壓力傳感器屬于極距可變電容式傳感器,可分為單電容式壓力傳感器和差分式電容式壓力傳感器。
單電容式壓力傳感器由圓形薄膜和固定電極組成。薄膜在壓力作用下發(fā)生變形,從而改變電容器的容量。其靈敏度大致與膜的面積和壓力成正比,與膜的張力和膜到固定電極的距離成反比。單電容壓力傳感器還有傳聲器型(即短型)和聽診器型。
差分電容式壓力傳感器的受壓膜片電極位于兩個(gè)固定電極之間,形成兩個(gè)電容。在壓力的作用下,一個(gè)電容器的容量增加,另一個(gè)相應(yīng)地減小,測量結(jié)果由差分電路輸出。差分電容式壓力傳感器比單個(gè)電容式壓力傳感器具有更高的靈敏度和更好的線性度,但加工難度更大(尤其難以保證對稱性),并且不能實(shí)現(xiàn)被測氣體或液體的隔離,因此不適用用于在腐蝕性環(huán)境中工作。性或流體中的雜質(zhì)。
4、壓電式壓力傳感器
壓電式壓力傳感器主要是基于壓電效應(yīng)(Piezoelectric effect),利用電氣元件和其他機(jī)械將被測壓力轉(zhuǎn)換成電能,進(jìn)而進(jìn)行相關(guān)的測量工作。精密儀器,例如許多壓力變送器和壓力傳感器。
壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量,因?yàn)橹挥性诨芈肪哂袩o窮大的輸入阻抗時(shí),才能保存受到外力作用后的電荷。但事實(shí)并非如此。因此,壓電傳感器只能用于動態(tài)測量。其主要壓電材料有:磷酸二氫銨、酒石酸鉀鈉和石英。石英中存在壓電效應(yīng)。
5、電感式壓力傳感器
電磁壓力傳感器是利用電磁原理的各種傳感器的總稱,包括電感式壓力傳感器、霍爾壓力傳感器、渦流壓力傳感器等。
電感式壓力傳感器的工作原理是由于磁性材料和導(dǎo)磁率的不同,當(dāng)壓力作用在膜片上時(shí),氣隙的大小發(fā)生變化,氣隙的變化會影響線圈電感的變化。處理電路可以轉(zhuǎn)換這個(gè)電感的變化。成相應(yīng)的信號輸出,從而達(dá)到測量壓力的目的。這種壓力傳感器按磁路的變化可分為變磁阻和變磁導(dǎo)兩種。電感式壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,測量范圍大;缺點(diǎn)是它們不能用于高頻動態(tài)環(huán)境。
可變磁阻壓力傳感器的主要部件是鐵芯和膜片。它們之間的氣隙形成磁路。當(dāng)有壓力時(shí),氣隙的大小發(fā)生變化,即磁阻發(fā)生變化。如果給鐵芯線圈加上一定的電壓,電流就會隨著氣隙的變化而變化,從而測出壓力。
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