压力传感器工作原理详解

   2024-02-29 工业品商城13
核心提示:压力变送器乃是工业领域中广为运用的一种传感器,大量运用于各类工业自控环境,几乎涵盖了水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军事工业、石油化工、油井、电力、船舶、机床、管道等多元化产业。以下便简略阐述一些常见压力变送器的原理及其应用。1、应变片压力变送器原理与应用力学传感器的种类繁多,诸如

     压力变送器乃是工业领域中广为运用的一种传感器,大量运用于各类工业自控环境,几乎涵盖了水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军事工业、石油化工、油井、电力、船舶、机床、管道等多元化产业。以下便简略阐述一些常见压力变送器的原理及其应用。

1、应变片压力变送器原理与应用力学传感器的种类繁多,诸如电阻应变片压力变送器、半导体应变片压力变送器、压阻式压力变送器、电感式压力变送器、电容式压力变送器、谐振式压力变送器及电容式加速度传感器等等。然而,受到最广泛运用的仍然是压阻式压力变送器,其具有极低的价格、高精度以及优良的线性特性。下面将重点进行此类传感器的介绍。在深入了解压阻式压力变送器之前,让我们先来认知一下电阻应变片这一重要部件。电阻应变片是一种能够将被测物上的应变变化转化成一种电信号的敏感元件,是压阻式应变变送器不可或缺的组成部分。电阻应变片应用最为广泛的当属金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又细分为丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常情况下,应变片需借助特殊的粘合剂紧密粘贴在承受力学应变的基体之上,当基体受力引起应力变化时,电阻应变片同样会随之产生形变,使得应变片的电阻值发生变化,进而令加在电阻上的电压发生改动。这种应变片在受力状态下产生的电阻值变动通常较小,故大都组成应变电桥,再通过后续仪表放大器进行放大,最终传送至处理电路(一般为A/D转换和CPU)进行显示或者驱动机构。

     金属电阻应变片的运作原理即是借助于吸附在基体材料上的应变电阻随着机械形变而产生的阻值变化的现象,也称之为电阻应变效应。金属导体的电阻值可以用以下公式表示:式中:ρ——为金属导体的电阻率;S——为导体的截面积; L——为导体的长度。我们以金属丝应变电阻为例进行探讨,若金属丝受到外力影响,其长度和截面积皆会发生变动,根据上述公式可知,其电阻值亦会随之改变。例如,随金属丝受外力作用而伸长,其长度增长,截面积缩减,电阻值便会增加;反过来,当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小而截面增加,电阻值反而会减小。只需测量出加在电阻的变化(通常为测量电阻两端的电压),即可得知应变金属丝的应变状况。

2、陶瓷压力变送器原理及其应用 陶瓷压力变送器具备抗腐蚀性特性,无需液体传递压力,而是直接施加于膜片的前表面,使膜片产生微小形变。厚膜电阻则印刷在膜片背面,连接形成惠斯登电桥(闭桥)。由于压敏电阻的压阻效应,使得电桥产生与压力成正比的高度线性且与激励电压亦呈正比的电压信号。标准信号按压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等,可与应变式传感器兼容。通过激光校准,传感器拥有极高的温度稳定性和时间稳定性,内装温度补偿器覆盖0~70℃范围,且能够与绝大多数介质直接接触。陶瓷被公认为一种拥有高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动能力的材料。陶瓷的热稳定特性以及厚膜电阻使得其工作温度范围宽达-40~135℃,同时还具有极高的测量精度和稳定性。电气绝缘等级≥2kV,输出信号强度大,长期稳定性优良。陶瓷传感器以其高性能、低报价的优势,有望成为压力变送器的未来发展方向。在欧美国家,已经出现全面替代其他类型传感器的趋势,而在中国,选择陶瓷传感器代替扩散硅压力变送器的用户也越来越普遍。

3、扩散硅压力变送器原理及其应用 扩散硅压力变送器的工作原理是被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(常见的材质为不锈钢或陶瓷),使膜片产生与介质压力成正比的微位移,进而导致传感器的电阻值发生变化。这种变化通过电子线路被检测出来,并转换为一个与压力相对应的标准测量信号。 

 


 
 
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