市場上常見的壓力傳感器的種類及原理分析

1、市場上常見的壓力傳感器的種類及原理分析什么是壓力傳感器呢 ?壓力傳感器是指將接收的氣體、液體等壓力信號轉(zhuǎn)變成標 準的電流信號 (420mADC，) 以供應指示報警儀、 記錄儀、 調(diào)節(jié)器等二次儀表進行 測量、指示和過程調(diào)節(jié)的元器件。 它主要是由測壓元件傳感器、 測量電路和過程 連接件等組成的(進氣壓力傳感器) 。那么壓力傳感器的種類有哪些呢 ?就目前市場而言，壓力傳感器一般有差壓 傳感器、絕壓傳感器、表壓傳感器，靜態(tài)壓力傳感器和動態(tài)壓力傳感器。對于這 幾者之間的關(guān)系， 我們可以這樣定義定義： 差壓是兩個實際壓力的差， 當差壓中 一個實際壓力為大氣壓時，差壓就是表壓力。 絕壓是實際壓力，而有意義的

2、是 表壓力，表壓力=絕壓-大氣壓力。 靜態(tài)壓力是管道內(nèi)流體不流動時的壓力。 動態(tài) 壓力可以簡單理解為管道內(nèi)流體流動后發(fā)生的壓力。根據(jù)不同的方式壓力傳感器的種類也不盡相同。 小編通過搜集整理資料， 將 與壓力傳感器的種類相關(guān)的知識做如下介紹，下面我們來看具體分析。1. 擴散硅壓力傳感器 擴散硅壓力傳感器工作原理是被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上( 不銹鋼或陶瓷 ) ，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移， 使傳感器的電阻值發(fā) 生變化，和用電子線路檢測這一變化， 并轉(zhuǎn)換輸出一個對應于這一壓力的標準測 量信號。擴散硅壓力傳感器原理圖2. 壓電式壓力傳感器(1) 壓電式壓力傳感器原理壓電式壓力傳感

3、器原理基于壓電效應。 壓電效應是某些電介質(zhì)在沿一定方向 上受到外力的作用而變形時， 其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象， 同時在它的兩個相對外表 上出現(xiàn)正負相反的電荷。 當外力去掉后， 它又會恢復到不帶電的狀態(tài)， 這種現(xiàn)象 稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當在 電介質(zhì)的極化方向上施加電場， 這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形， 電場去掉后， 電介質(zhì) 的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應。(2) 壓電式壓力傳感器的種類與應用 壓電式壓力傳感器的種類和型號繁多， 按彈性敏感元件和受力機構(gòu)的形式可 分為膜片式和活塞式兩類。 膜片式主要由本體、 膜片和壓電元件組成。 壓電元件 支撐于本體上，

4、 由膜片將被測壓力傳遞給壓電元件， 再由壓電元件輸出與被測壓 力成一定關(guān)系的電信號。這種傳感器的特點是體積小、動態(tài)特性好、耐高溫等?，F(xiàn)代測量技術(shù)對傳感器的性能出越來越高的要求。 例如用壓力傳感器測量繪 制內(nèi)燃機示功圖，在測量中不允許用水冷卻，并要求傳感器能耐高溫和體積小。 壓電材料最適合于研制這種壓力傳感器。 石英是一種非常好的壓電材料， 壓電效 應就是在它上面發(fā)現(xiàn)。 目前比擬有效的方法是選擇適合高溫條件的石英晶體切割 方法,例如XYS +20。+30° 割型的石英晶體可耐 350C的高溫。而LiNbO3 單晶的居里點高達1210°C，是制造高溫傳感器的理想壓電材料。3.

5、應變片力學壓力傳感器1 應變片力學壓力傳感器的種類 力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、高溫壓力傳感器、半 導體應高溫壓力變送器變片壓力傳感器、 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。 但應用最為廣 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。2 應變片力學壓力傳感器原理在了解壓阻式力傳感器時， 我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變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。 金屬電阻應 變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn) 象，俗稱為電

6、阻應變效應。我們以金屬絲應變電阻為例， 當金屬絲受外力作用時， 其長度和截面積都會 發(fā)生變化， 從上式中可很容易看出， 其電阻值即會發(fā)生改變， 假設(shè)金屬絲受外力 作用而伸長時，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 作用而壓縮時， 長度減小而截面增加， 電阻值那么會減小。 只要測出加在電阻的變 化通常是測量電阻兩端的電壓 ，即可獲得應變金屬絲的應變情。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學應變基體上， 當基 體受力發(fā)生應力變化時， 電阻應變片也一起產(chǎn)生形變， 使應變片的阻值發(fā)生改變， 從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。 這種應變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較 小，一

7、般這種應變片都組成應變電橋， 并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大， 再傳 輸給處理電路通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU顯示或執(zhí)行機構(gòu)。4. 藍寶石壓力傳感器1 藍寶石壓力傳感器原理 表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜 片。印刷有異質(zhì)外延性應變靈敏電橋電路的藍寶石薄片， 被焊接在鈦合金測量膜 片上。被測壓力傳送到接收膜片上 接收膜片與測量膜片之間用拉桿鞏固的連接 在一起 。在壓力的作用下， 鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變， 該形變被硅 -藍寶石敏感 元件感知后，其電橋輸出會發(fā)生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。2 藍寶石壓力傳感器應用利用應變電阻式工作原理， 采用硅 - 藍寶石作為半導

8、體敏感元件， 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(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象 ; 藍寶 石比硅要鞏固， 硬度更高， 不怕形變 ;藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性 1000 OC 以內(nèi)，因此，利用硅 - 藍寶石制造的半導體敏感元件，對溫度變化不敏感， 即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性 ; 藍寶石的抗輻射特性極強 ;另外，硅 - 藍寶石半導體敏感元件，無防爆壓力變送器 p-n 漂移，因此， 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 - 藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器， 可在最惡劣的工 作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比高。5. 陶瓷壓力傳感器 陶瓷壓力傳感器原理 抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞， 壓力直接作用在陶瓷膜片的前表 面，使膜片產(chǎn)生微小的形變， 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， 使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度 線性、與激