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压力传感器分类特性及工作原理

传感技术 | 发布时间:2019-03-07 | 人气: | #评论# | 本文关键字:压力传感器,工作原理,绝对压力传感器,差压力传感器,半导体膜片,单晶式压力传感器,氧化铝膜片
摘要:1.压力测量介绍 绝对压力传感器 差压力传感器 表压力传感器 2.压力位移的转换 位移转换介绍 电容式气囊 氧化铝膜片 半导体膜片 单晶式压力传感器 3.压力传感器的规格与性能比较 规格 特性

1.压力测量介绍
绝对压力传感器
差压力传感器
表压力传感器
2.压力位移的转换
位移转换介绍
电容式气囊
氧化铝膜片
半导体膜片
单晶式压力传感器
3.压力传感器的规格与性能比较
规格
特性
压力之测量
关于压力的量测,可以分成三类:
(1) 绝对压力的测量
(2) 表压力的测量
(3) 差压力的测量
绝对压力所指的就是对应于绝对真空所测量到的压力。
表压力所指的就是对应于地区性大气压力所测量的压力。
差压力就是指两个压力源间的压力差值。
如果有一压力为绝对真空,则差压力就等于绝对压力;如果压力为地区性大气压力,则差压力就等于"表压力"。
压力的测量单位为巴司卡(pascal)(简写pa),它就相当于牛顿/米2。在工业应用上,还有其它不同的压力单位;如Bar,psi(磅/吋2),大气压力,mmHg(水银柱的上升高度以mm表示)以及cmH2O(水柱的上升高度以cm表示)。

对于液体及气体压力的测量,可以使用各种不同的压力传感器。所谓"传感器"意指它是一种能量转换装置,从一个系统中吸收能量,在将此能量已不同的形式(例如电气)传送到另一个系统。所以,亦有人称之为"转换器"如同压力的测量可以分成三类一般,压力转换器也可以此三类来区分:
(a)绝对压力传感器:此装置包含有参考真空,以做为环境的绝对压力的测量或是管接压力源的测量。

绝对压力传感器

(b) 差压力传感器:最为两个管接压力源间之压力差值的测量。
(c) 表压力传感器:它也是一种差压力转换器,但是,其压力源一个为地区性大气压力,另一个则为管接的压力源。
压力位移之转换
在压力传感器中,通常是使用膜片(或是波状薄膜)来将压力P(t)转换成机械的移动量X(t)。膜片(如图)

压力传感器工作原理

是由一金属(或是橡皮)盘所组成,在将金属盘的边缘固定到坚固的支撑物上。圆形的波状都与膜片的外部边缘成同心圆。被压缩的液体接触到膜片的一端,使得膜面以比例于其内压力的弯曲变形。两个波状的金属膜片结合在一起,形成一个空气囊(如图)。

假如空气囊内部的空腔包含有真空,即可用以测量绝对压力;很明显地,待测压力是加至此组件的两端。如果需用更大的弯曲变形,可以将更多的膜片组件串联使用。为了测量介于两个可变压力间之差值,必须将其中的一个压力加到空气囊的内部。其它用以转换压力成移动量的机械是风箱(bellow)与布尔登管 (Bourdon tube)。近年来,随着单晶式压力传感器的发展,可以同时完成转换功能及压力传感器功能装置已被引进,这些是:

  1. 电容式气囊

  2. 氧化铝膜片(用于压电转换器)

  3. 半导体膜片(压阻式)
    电容式气囊:包含两个用以支撑电容极片的陶瓷组件,并接合在一起以形成一空腔,而产生真空。
    氧化铝膜片(用于压电转换器)在压电性材料中支撑四个桥式连接的电阻
    氧化铝膜片(用于压电转换器)在压电性材料中支撑四个桥式连接的电阻。
    氧化铝膜片(用于压电转换器)在压电性材料中支撑四个桥式连接的电阻
    半导体膜片:由硅单元所组成(半导体转换器),在其上利用扩散方法以形成电阻。
    半导体膜片:由硅单元所组成(半导体转换器),在其上利用扩散方法以形成电阻

传感器的特性
1.测量的型态:
(1)绝对压力
(2)差压力
(3)表压力
2.使用于:
(1)气体
(2)液体
3.测量的范围
4.试验压力
5.操作温度
6.振动
8.线性度
9.灵敏度
10.稳定度
11.重复能力
12.迟滞性
13.激励电压
14.F.S.O(满刻度输出)
15.单位压力的灵敏度
表格显示了压力传感器的主要特性。注意,对于相同型式的传感器操作范围可以有所改变:很明显的会影响到它们的价格。单晶式压力传感器可以测量到以数百计的大气压力范围,然而其它型式的压力传感器可以测量到以数千计的大气压力范围。

 压力传感器的主要特性表:

种类精确度价格结构优点缺点应用场合
线性可变差动变压器一般一般复杂 -高精度产品价格高精度要求不高的场合
电位计式一般简单价格低精度,可靠性低
应变计式优越简单高精准度相当贵核子与海洋学
单晶电容式理论上优越相当高复杂优越稳定度及温度依赖性两极棒距离有限工业
单晶电阻式良好相当高简单温度稳定性 :优越线性度 -工业
单晶半导体式良好热补偿时叫复杂尺寸小对温度个高灵敏度工业
压电式优越电荷放大器高精准度相当贵声音测量
责任编辑:压力传感器

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