第3章 力與壓力測(cè)量傳感器

1、2022-6-191實(shí)用傳感器技術(shù)教程實(shí)用傳感器技術(shù)教程22022-6-19壓電式傳感器壓電式傳感器1.2 第第3章章 力與壓力測(cè)量傳感器力與壓力測(cè)量傳感器電阻式壓力傳感器電阻式壓力傳感器3.13.2集成壓力傳感器集成壓力傳感器 1.2差動(dòng)變壓器式傳感器差動(dòng)變壓器式傳感器 3.33.4力與壓力測(cè)量傳感器性能比較力與壓力測(cè)量傳感器性能比較1.2壓磁式傳感器壓磁式傳感器3.53.632022-6-19v本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)v電阻式、壓電式、差動(dòng)變壓器式、壓磁式與集成式壓力傳感器等壓力測(cè)量傳感器結(jié)構(gòu)與工作原理v壓力測(cè)量傳感器的特性參數(shù)、測(cè)量電路與溫度補(bǔ)償方法v壓力測(cè)量傳感器性能及應(yīng)用范圍比較v壓力測(cè)量傳

2、感器應(yīng)用實(shí)例42022-6-193.1 電阻式壓力傳感器電阻式壓力傳感器3.1.1金屬電阻應(yīng)變式傳感器金屬電阻應(yīng)變式傳感器 金屬電阻應(yīng)變式傳感器是利用金屬電阻應(yīng)變式傳感器是利用應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)原理制成的原理制成的一種測(cè)量微小機(jī)械變化量的傳感器。它是由一種測(cè)量微小機(jī)械變化量的傳感器。它是由彈性元件彈性元件和和電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片構(gòu)成。當(dāng)彈性元件感受被測(cè)物理量時(shí)，構(gòu)成。當(dāng)彈性元件感受被測(cè)物理量時(shí)，其表面產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在彈性元件表面的電阻應(yīng)變片其表面產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在彈性元件表面的電阻應(yīng)變片也產(chǎn)生應(yīng)變，其阻值將隨著彈性元件的應(yīng)變而變化。也產(chǎn)生應(yīng)變，其阻值將隨著彈性元件的應(yīng)變而變化。通過(guò)測(cè)量電阻應(yīng)變片的

3、電阻值，可以用來(lái)測(cè)量被測(cè)的通過(guò)測(cè)量電阻應(yīng)變片的電阻值，可以用來(lái)測(cè)量被測(cè)的物理量。金屬電阻應(yīng)變傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精物理量。金屬電阻應(yīng)變傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、使用方便、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于度高、使用方便、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于測(cè)量力、力矩、壓力、加速度、重量等參數(shù)。測(cè)量力、力矩、壓力、加速度、重量等參數(shù)。 52022-6-191.1 傳感器基本概念傳感器基本概念1. 1. 電阻應(yīng)變片原理及主要特性電阻應(yīng)變片原理及主要特性（1）工作原理）工作原理L2r2()rr LF金屬導(dǎo)體材料在受到外界力作用時(shí)，將產(chǎn)生機(jī)械變形，機(jī)械變形會(huì)導(dǎo)致其電阻值變化，這種因形變而使其電阻值發(fā)

4、生變化的現(xiàn)象被稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。 圖3-1金屬電阻絲伸長(zhǎng)后幾何尺寸變化 62022-6-19v 設(shè)有一根電阻絲，如圖3-1所示，它在未受到外力作用時(shí)的初始電阻為 （3-1） 式中，電阻絲的電阻率； L電阻絲的長(zhǎng)度； S電阻絲的截面積。LRS72022-6-19v 當(dāng)電阻絲在外力F的作用下被拉伸(或壓縮)，則其、L、S均發(fā)生變化，變化量分別為、L、S。幾何尺寸的變化引起電阻值的變化，電阻值相應(yīng)變化為R，其電阻的相對(duì)變化量為 :RLSRLS (3-2) 經(jīng)過(guò)整理，可得下式: (12 )RR (3-3) 82022-6-19v 式中，為為泊松比，定義為材料在單向受拉或受壓時(shí)，橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變的

5、絕對(duì)值的比值。如果令 :012k (3-4) 則有: 0RkR (3-5) 式中，=L/L為金屬導(dǎo)體電阻絲的縱向應(yīng)變；k0為電阻絲的靈敏系數(shù)，即單位應(yīng)變所引起的電阻的相對(duì)變化。 92022-6-19v由式(3-4)可知，電阻絲的靈敏系數(shù)受兩個(gè)因素的影響：一是一是(1+2(1+2) )，它是由電阻絲幾何尺寸改變引起的，對(duì)，它是由電阻絲幾何尺寸改變引起的，對(duì)某種材料來(lái)說(shuō)，它是常數(shù)；另一個(gè)是（某種材料來(lái)說(shuō)，它是常數(shù)；另一個(gè)是（ / /）/ /，對(duì)，對(duì)于同一種金屬材料，其值也是常數(shù)，但比于同一種金屬材料，其值也是常數(shù)，但比(1+2(1+2) )小很小很多，可以忽略，故多，可以忽略，故k0 01+21+

6、2。理論與實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于每一種電阻絲，在一定的相對(duì)變形范圍內(nèi)，金屬材料的靈敏系數(shù)k0將保持不變。v因此，由式（3-5）可知，當(dāng)金屬電阻絲受到外界應(yīng)力的作用時(shí)，其電阻的變化與受到應(yīng)力的大小成正比。即金屬導(dǎo)體電阻絲的電阻的相對(duì)變化率與電阻絲的應(yīng)變呈線性關(guān)系變化，這就是金屬電阻應(yīng)變式的工作原理。 102022-6-19（2）應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)）應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)v常用的金屬應(yīng)變片分為電阻絲應(yīng)變片和箔式應(yīng)變片。它們基本結(jié)構(gòu)大體相同，由敏感柵、基底、覆蓋層、引線和黏結(jié)劑組成。引出線覆蓋層電阻絲基片lb112022-6-19（3）電阻應(yīng)變傳感器主要特性）電阻應(yīng)變傳感器主要特性v1) 1) 靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)K K 當(dāng)具

7、有初始電阻值R的應(yīng)變片粘貼于試件表面時(shí)，試件受力引起的表面應(yīng)變，將傳遞給應(yīng)變片的敏感柵，使其產(chǎn)生電阻相對(duì)變化R/R。實(shí)驗(yàn)表明，在一定應(yīng)變范圍內(nèi)R/R由下式確定：RKR式中:為應(yīng)變片的縱向應(yīng)變； K為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。122022-6-19（3）電阻應(yīng)變傳感器主要特性）電阻應(yīng)變傳感器主要特性v 2) 2) 機(jī)械滯后機(jī)械滯后 應(yīng)變片安裝在試件上以后，在一定的溫度下，應(yīng)變片的指示應(yīng)變i與試件機(jī)械應(yīng)變m應(yīng)該是一個(gè)確定關(guān)系，但實(shí)驗(yàn)表明，在加載和卸載過(guò)程中，對(duì)同一機(jī)械應(yīng)變量，兩過(guò)程的特性曲線并不重合，卸載時(shí)的指示應(yīng)變高于加載時(shí)的指示應(yīng)變，如圖3-3所示，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的機(jī)械滯后。加載和卸載特性曲線之間

8、的最大差值m稱為應(yīng)變片的機(jī)械滯后值。imm132022-6-19（3）電阻應(yīng)變傳感器主要特性）電阻應(yīng)變傳感器主要特性v 3) 3) 零漂和蠕變零漂和蠕變 已粘貼在試件上的應(yīng)變片，在溫度保持恒定，試件上沒(méi)有機(jī)械應(yīng)變的情況下，應(yīng)變片的指示會(huì)隨著時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸變化，這就是應(yīng)變片的零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱零漂零漂。 已粘貼的應(yīng)變片，溫度保持恒定，在承受某一恒定的機(jī)械應(yīng)變長(zhǎng)時(shí)間作用下，應(yīng)變片的指示會(huì)隨時(shí)間的變化而變化，這種現(xiàn)象稱為蠕變?nèi)渥儭Ｒ话銇?lái)說(shuō)，蠕變的方向與原來(lái)應(yīng)變量變化的方向相反。142022-6-19（3）電阻應(yīng)變傳感器主要特性）電阻應(yīng)變傳感器主要特性v 4) 4) 溫度溫度效效應(yīng)應(yīng) 粘貼在試件上的電阻應(yīng)

9、變片，除感受機(jī)械應(yīng)變而產(chǎn)生電阻相對(duì)變化外，在環(huán)境溫度變化時(shí)，也會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，這種現(xiàn)象稱為溫度效應(yīng)。溫度變化對(duì)電阻應(yīng)變片的影響是多方面的，這里僅考慮兩種主要影響： 一是當(dāng)環(huán)境溫度變化一是當(dāng)環(huán)境溫度變化tt時(shí)，由于敏感柵材料的電時(shí)，由于敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)阻溫度系數(shù)tt的存在，引起電阻的相對(duì)變化；的存在，引起電阻的相對(duì)變化； 二是當(dāng)環(huán)境溫度變化二是當(dāng)環(huán)境溫度變化tt時(shí)，由于敏感材料和試件時(shí)，由于敏感材料和試件材料的膨脹系數(shù)不同，應(yīng)變片產(chǎn)生附加的形變，從而材料的膨脹系數(shù)不同，應(yīng)變片產(chǎn)生附加的形變，從而引起電阻的相對(duì)變化。引起電阻的相對(duì)變化。152022-6-19（3）電阻應(yīng)

10、變傳感器主要特性）電阻應(yīng)變傳感器主要特性v 5) 5) 應(yīng)變極限與疲勞壽命應(yīng)變極限與疲勞壽命v 應(yīng)變片的應(yīng)變極限是指在一定溫度下，應(yīng)變片的指示應(yīng)變i與試件的真實(shí)應(yīng)變m的相對(duì)誤差達(dá)到規(guī)定值（一般為10%）時(shí)的真實(shí)應(yīng)變值j，如右圖所示。v 對(duì)于已安裝的應(yīng)變片，在恒定幅值的交變力作用下，可以連續(xù)工作而不產(chǎn)生疲勞損壞的循環(huán)次數(shù)N稱為應(yīng)變片的疲勞壽命。mO10090j()iR R162022-6-19v 6 6） 絕緣電阻和最大工作電流絕緣電阻和最大工作電流v 應(yīng)變片的絕緣電阻應(yīng)變片的絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的引線與被測(cè)件之間的電阻值Rm。通常要求Rm在50M100M 以上。絕緣電阻下降將使測(cè)量系統(tǒng)的

11、靈敏度降低，使應(yīng)變片的指示應(yīng)變產(chǎn)生誤差。 v 最大工作電流最大工作電流是指已安裝的應(yīng)變片允許通過(guò)敏感柵而不影響其工作特性的最大電流。工作電流大，輸出信號(hào)就大，靈敏度就高。但工作電流過(guò)大，會(huì)使應(yīng)變片過(guò)熱，靈敏度系數(shù)發(fā)生變化，零漂及蠕變?cè)黾?。通常靜態(tài)測(cè)量時(shí)取25mA左右，動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)取75100mA。172022-6-19v 7 7）應(yīng)變片的電阻值）應(yīng)變片的電阻值 指應(yīng)變片在未經(jīng)安裝也不受外力的情況下，在室溫條件下測(cè)得的電阻值。目前常用的電阻系列，有60、120、200、350、500、1000、1500等。182022-6-192. 電阻應(yīng)變片溫度誤差及補(bǔ)償電阻應(yīng)變片溫度誤差及補(bǔ)償v由于外界溫度變

12、化而給電阻應(yīng)變片測(cè)量帶來(lái)的附加誤差，稱為應(yīng)變片的溫度誤差。溫度誤差主要是由于敏感柵的溫度系數(shù)t及敏感材料與試件材料的膨脹系數(shù)的差異造成的（見(jiàn)公式3-7）。該誤差對(duì)于測(cè)量精度影響極大，必須采取一定的補(bǔ)償方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 192022-6-19（1）自補(bǔ)償法）自補(bǔ)償法這種補(bǔ)償方法是利用應(yīng)變片自身具有的溫度補(bǔ)償作用進(jìn)行補(bǔ)償1）選擇式自補(bǔ)償法v 由式(3-7)可知，若想完全補(bǔ)償溫度變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，就要使溫度變化形成的總電阻相對(duì)變化為零，則需滿足下面條件 (3-8) 因此，當(dāng)被測(cè)試件的線膨脹系數(shù)g已知時(shí)，如果合理選擇敏感柵材料，即其電阻溫度系數(shù)t、靈敏系數(shù)K以及線膨脹系數(shù)s，滿足式(3-8)，則不

13、論溫度如何變化，均有R/R=0，即消除了溫度變化對(duì)電阻變化率的影響，從而達(dá)到了溫度自補(bǔ)償?shù)哪康?。v 這種自補(bǔ)償應(yīng)變片容易加工，成本低，缺點(diǎn)是只適用特定的被試件材料，溫度補(bǔ)償范圍也較窄。()tgsK 202022-6-19（1）自補(bǔ)償法）自補(bǔ)償法v2 2）組合式自補(bǔ)償法）組合式自補(bǔ)償法 焊點(diǎn)R1R2 采用這種補(bǔ)償方法的應(yīng)變片，其敏感柵是由兩種不同溫度系數(shù)的金屬電阻絲串接而成的。這兩種溫度系數(shù)可以是相同符號(hào)，也可以是不同符號(hào)。 利用兩種具有不同符號(hào)的電阻溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膽?yīng)變片結(jié)構(gòu)如圖3-5所示，它是將兩種具有不同溫度系數(shù)的電阻絲串聯(lián)繞制成敏感柵。 圖3-5組合式自補(bǔ)償方法之一212022-6-1

14、9（2） 線路補(bǔ)償法線路補(bǔ)償法v常用的線路補(bǔ)償法是利用電橋進(jìn)行補(bǔ)償。v圖3-7所示為電橋補(bǔ)償電路，其中R1為工作應(yīng)變片，RB為補(bǔ)償應(yīng)變片，R3、R4為固定電阻。工作片R1粘貼在被測(cè)試件上需要測(cè)量應(yīng)變的地方，補(bǔ)償片RB粘貼在補(bǔ)償塊上，補(bǔ)償塊與被測(cè)試件溫度相同，但不承受應(yīng)變。R1R4R3UOFFRBUi試件補(bǔ)償塊圖3-7電橋補(bǔ)償電路222022-6-193. 電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)v（1）應(yīng)變片的檢查與篩選v（2）試件貼片處表面的處理v（3）底層處理v（4）貼片v（5）粘貼質(zhì)量的檢查232022-6-193.1.2 壓阻式傳感器壓阻式傳感器v盡管金屬電阻應(yīng)變式傳感器具有性能穩(wěn)定、

15、精度較高等優(yōu)點(diǎn)，但卻存在一大弱點(diǎn)，就是靈敏系數(shù)低。在20世紀(jì)50年代中期出現(xiàn)了半導(dǎo)體應(yīng)變片制成的壓阻式傳感器，其靈敏系數(shù)比金屬電阻式傳感器高幾十倍，而且具有體積小、分辨率高、工作頻帶寬、機(jī)械遲滯小、傳感器與測(cè)量電路可實(shí)現(xiàn)一體化等優(yōu)點(diǎn)。242022-6-191. 壓阻式傳感器工作原理壓阻式傳感器工作原理v 當(dāng)單晶半導(dǎo)體材料在在沿某一軸向受外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生很大變化，這一現(xiàn)象稱半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。壓阻式傳感器就是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)原理工作的。當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體材料施加應(yīng)力作用時(shí)，半導(dǎo)體材料的電阻率將隨著應(yīng)力的變化而發(fā)生變化，因此它也屬于一種電阻式傳感器。v 前面介紹了金屬導(dǎo)體材料在受到外界力作用

16、時(shí)，導(dǎo)致其電阻值變化，其電阻變化率由式(3-3)給出，即：(12 )RR 252022-6-191. 壓阻式傳感器工作原理壓阻式傳感器工作原理v 其中/一項(xiàng)很小，即電阻率的變化很小，因而可以忽略不計(jì)，所以金屬電阻應(yīng)變片的電阻的變化主要由金屬材料的幾何尺寸所決定。但對(duì)于半導(dǎo)體材料而言，情況正好相反，由材料幾何尺寸變化而引起電阻的變化很小，可忽略不計(jì)，而/一項(xiàng)很大，也就是說(shuō)，半導(dǎo)體材料電阻的變化主要由半導(dǎo)體材料電阻率的變化所造成的，這就是壓阻式傳感器的工作原理。v 壓阻式傳感器電阻的變化一般可表示為：RRREKR 由于彈性模量E=/：故上式又可以表示為： 262022-6-192. 壓阻式傳感器的

17、構(gòu)成壓阻式傳感器的構(gòu)成 v圖3-8所示為壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)框圖。彈性敏感元件將被測(cè)量x轉(zhuǎn)換成為中間變量，壓阻式變換器將其轉(zhuǎn)換成電阻的變化量R。彈 性 元 件壓 阻 式變 換 器xR被測(cè)量中間變量 圖3-8 壓阻式傳感器框圖272022-6-193.1.3 電阻式壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)及測(cè)量電路電阻式壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)及測(cè)量電路v1. 1. 驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)方式 電阻式壓力傳感器屬于無(wú)源傳感器，工作時(shí)需要外加驅(qū)動(dòng)電源，其驅(qū)動(dòng)方式分為恒流驅(qū)動(dòng)與恒壓驅(qū)動(dòng)兩種。v （1）恒流驅(qū)動(dòng)方式 +-+UCC+UCCA1VT1UZR1UDZRP1壓力傳感器IO282022-6-19v （2 2）恒壓驅(qū)動(dòng)方式）恒壓驅(qū)動(dòng)方式+-

18、A1VT1RP1+-+-A2A3+7.5V+7.5V-7.5VKP100A12634R1R2R3R4R5R6R7R8R9RP2UOUT5.1k5.1k51k51k20k51k1M1M1M1M10k3.1.3 電阻式壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)及測(cè)量電路電阻式壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)及測(cè)量電路292022-6-19v2. 2. 電橋測(cè)量電路電橋測(cè)量電路v電阻式壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成電阻的相對(duì)變化電阻式壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成電阻的相對(duì)變化R/RR/R，為了便于進(jìn)行測(cè)量，還必須經(jīng)過(guò)測(cè)量電路將這種電阻為了便于進(jìn)行測(cè)量，還必須經(jīng)過(guò)測(cè)量電路將這種電阻的變化進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)。電阻式壓力傳的變化進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電壓或電流信

19、號(hào)。電阻式壓力傳感器常用的測(cè)量電路是電橋。感器常用的測(cè)量電路是電橋。v電橋測(cè)量電路具有測(cè)量精度高、靈敏度高、測(cè)量范圍電橋測(cè)量電路具有測(cè)量精度高、靈敏度高、測(cè)量范圍寬、電路簡(jiǎn)單以及易于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)，因此在寬、電路簡(jiǎn)單以及易于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)，因此在電阻式傳感器的測(cè)量電路中得到了普遍應(yīng)用。電阻式傳感器的測(cè)量電路中得到了普遍應(yīng)用。3.1.3 電阻式壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)及測(cè)量電路電阻式壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)及測(cè)量電路302022-6-193.1.3 電阻式壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)及測(cè)量電路電阻式壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)及測(cè)量電路v （1 1）單臂工作電橋）單臂工作電橋v 右圖為電橋電路，U為橋路供電電源電壓，U0為電橋

20、輸出電壓。其輸出電壓表達(dá)式為 v 右圖基本電橋電路 在實(shí)際使用中，根據(jù)敏感元件的數(shù)量和橋臂電阻的阻值情況，經(jīng)常將電橋分為以下幾種工作形式。R1R2R4R3UUO01 32 4( 12)( 34)R RR RUURRRR312022-6-19v1 1）等臂電橋）等臂電橋 等臂電橋是指在初始狀態(tài)時(shí)，電橋四臂的電阻均相等，即R10=R20=R30=R40=R。當(dāng)R1為工作臂時(shí)，其增量為R1=R，則輸出電壓為 式中，=R/ R，為敏感元件電阻的相對(duì)變化量。 如果，1 ，則輸出電壓為 04242RUUURR 04UU322022-6-19v2）第一對(duì)稱電橋）第一對(duì)稱電橋v 所謂第一對(duì)稱電橋是指電橋初始狀

21、態(tài)時(shí)，R10=R40=R，R20=R30=R。當(dāng)R1為工作臂時(shí)，其增量為R1=R，則輸出電壓為 v 同樣，如果 1，則輸出電壓為：04242RUUURR 04UU332022-6-19v 3 3）第二對(duì)稱電橋）第二對(duì)稱電橋v 所謂第二對(duì)稱電橋是指電橋初始狀態(tài)時(shí)，R10=R20=R，R30=R40=R。當(dāng)R1為工作臂時(shí)，其增量為R1=R，則輸出電壓為：如果 1，則輸出電壓為 v 由以上對(duì)單臂電橋的分析得出兩點(diǎn)結(jié)論：第一，當(dāng)橋臂電阻發(fā)生相同變化時(shí)，等臂電橋與第一類對(duì)稱電橋的輸出電壓相同，且比第二類對(duì)稱電橋輸出電壓大，即第一類對(duì)稱電橋靈敏度比第二類對(duì)稱電橋靈敏度高。第二，就是單臂工作電橋輸出電壓與電

22、阻的相對(duì)變化是非線性關(guān)系，只有當(dāng) 1時(shí)，才近似為線性關(guān)系。20()()RRUURRRRR02()RRUURR342022-6-19v 3. 3. 橋傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)電路橋傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)電路1B321B32 橋信號(hào)調(diào)節(jié)電路1B32是一個(gè)以斬波器為基礎(chǔ)的精密信號(hào)調(diào)節(jié)器件。由于它具有高精度、高增益、橋激勵(lì)電壓可編程以及電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，所以常被用于高精度稱重和橋傳感器。+INPUT2827122616-INPUTVEXC OUTSENSE HIGHSENSE LOWCOMMONSIG COMMONREF INREF OUTGAIN SENSEGAIN COMM333.3 GAININPUTOFFSET

23、ADJ1031312VOUT140+5V10.3k電纜屏蔽傳感器1B32352022-6-193.1.4 電阻式壓力傳感器應(yīng)用電阻式壓力傳感器應(yīng)用v 1. 1. 高壓數(shù)字壓力表高壓數(shù)字壓力表 +-+-+-A3A1A2A4+15V+-+5V-5V+5VR1C1R1/C1C01C02CP0CP1UxUR1234R1R2R3R4R5RP0DL412-100壓力傳感器abR6R7R8R9R10R11RP2RP1R12R13R14R15R16R17RP36V1k10k10k10k10k10k100k100k100k100k100k100k300k300k10k2k2k10k2k470k300k0.1f0

24、.1fC1C2A5A6MC14433UZ2UZ1Is362022-6-193.1.4 電阻式壓力傳感器應(yīng)用電阻式壓力傳感器應(yīng)用v 2. 2. 煤礦快速定量自動(dòng)裝車系統(tǒng)煤礦快速定量自動(dòng)裝車系統(tǒng)稱重傳感器稱重傳感器砝碼校驗(yàn)裝置砝碼校驗(yàn)裝置稱重料斗檢測(cè)及控制裝置372022-6-193.1.4 電阻式壓力傳感器應(yīng)用電阻式壓力傳感器應(yīng)用v 3. 3. 膠帶張力測(cè)試膠帶張力測(cè)試滾筒膠帶壓力滾筒稱重傳感器FFF1F2F3 圖3-17 帶式輸送機(jī)的膠帶張力測(cè)試裝置 圖3-18壓力滾筒受力示意圖 382022-6-193.2 壓電式傳感器壓電式傳感器v 壓電式傳感器是基于某些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)原理工作的，是一

25、種典型的有源傳感器。壓電效應(yīng)是材料受到應(yīng)力作用時(shí)所產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象，是一種可逆效應(yīng)，因此，當(dāng)在材料兩側(cè)之間施加電壓時(shí)，材料便產(chǎn)生應(yīng)變。v 由于壓電式轉(zhuǎn)換元件具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、固有頻率高、工作可靠以及信噪比高等特點(diǎn)，因此，它成為一種典型的力敏元件，被廣泛地應(yīng)用于壓力、加速度、機(jī)械沖擊和振動(dòng)等諸多物理量的測(cè)量中。392022-6-193.2.1 壓電效應(yīng)與壓電傳感器壓電效應(yīng)與壓電傳感器v1. 1. 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)v 某些電介質(zhì)物體在某方向受壓力或拉力作用產(chǎn)生形變時(shí)，表面某些電介質(zhì)物體在某方向受壓力或拉力作用產(chǎn)生形變時(shí)，表面會(huì)產(chǎn)生電荷，外力撤銷后，又回到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為會(huì)產(chǎn)生電

26、荷，外力撤銷后，又回到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)。v 當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷極性隨之改變，把這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷極性隨之改變，把這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象，稱為為電能的現(xiàn)象，稱為“正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)”，反之，當(dāng)在電介質(zhì)極化反之，當(dāng)在電介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生幾何變形，這種現(xiàn)象稱為方向施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生幾何變形，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)”。 402022-6-193.2.1 壓電效應(yīng)與壓電傳感器壓電效應(yīng)與壓電傳感器v 2. 2. 壓電傳感器壓電傳感器 壓電式傳感器的基本原理就是利用壓電材料的壓電效應(yīng)這壓電式傳感器的基本原理就是

27、利用壓電材料的壓電效應(yīng)這個(gè)特性，即當(dāng)有力作用在壓電元件上時(shí)，傳感器就有電荷個(gè)特性，即當(dāng)有力作用在壓電元件上時(shí)，傳感器就有電荷( (或或電壓電壓) )輸出。輸出。（a）（b）圖3-19 壓電元件組合接法 412022-6-193.2.2 壓電傳感器等效電路壓電傳感器等效電路v 壓電元件兩電極間的壓電陶瓷或石英都是絕緣體，因此就構(gòu)成一個(gè)電容器，其容量為 （3-27） 式中S極板面積； r、0壓電材料的相對(duì)介電常數(shù)和空氣的介電常數(shù)； 壓電片的厚度。v 當(dāng)壓電元件受外力作用時(shí)，兩表面產(chǎn)生等量的正、負(fù)電荷Q，壓電元件的開(kāi)路電壓U為0raSC aUQ C422022-6-193.2.2 壓電傳感器等效電路

28、壓電傳感器等效電路v 因此，可以把壓電元件等效為一個(gè)電荷源因此，可以把壓電元件等效為一個(gè)電荷源Q Q和一個(gè)電容和一個(gè)電容CaCa并并聯(lián)的等效電路如圖聯(lián)的等效電路如圖3-20(a)3-20(a)中虛線方框所示；也可以等效為中虛線方框所示；也可以等效為一個(gè)電壓源一個(gè)電壓源U U和一個(gè)電容和一個(gè)電容CaCa串聯(lián)的等效電路，如圖串聯(lián)的等效電路，如圖3-20(b) 3-20(b) 中虛線方框所示。其中，中虛線方框所示。其中，RaRa為壓電元件的漏電阻。為壓電元件的漏電阻。QCaRaCcRiCiU(a)(b)CaRaCcRiCi 圖3-20 壓電傳感器等效電路432022-6-193.2.3 壓電傳感器測(cè)

29、量電路壓電傳感器測(cè)量電路v 壓電式傳感器本身的阻抗很高，而輸出能量較小，為了使壓電元件能正常工作，它的測(cè)量電路需要接入一個(gè)高輸入阻抗的前置放大器，該放大器主要有兩個(gè)作用： 一是放大，即放大壓電元件的微弱電信號(hào)；一是放大，即放大壓電元件的微弱電信號(hào)； 二是阻抗變換，把高阻抗輸入變換為低阻抗輸出。二是阻抗變換，把高阻抗輸入變換為低阻抗輸出。 v 根據(jù)壓電式傳感器的等效電路，它的輸出信號(hào)可以是電壓也可以是電荷，因此，前置放大器有兩種形式： 一種是電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓成正比；一種是電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓成正比； 另一種是電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。另一種是電荷放大器，

30、其輸出電壓與輸入電荷成正比。442022-6-193.2.3 壓電傳感器測(cè)量電路壓電傳感器測(cè)量電路v1. 1. 電壓放大器電壓放大器UCaRCUiUoA 圖3-21壓電傳感器與電壓放大器連接 452022-6-193.2.3 壓電傳感器測(cè)量電路壓電傳感器測(cè)量電路v 2. 2. 電荷放大器電荷放大器QCaCcCiCfUiUoA462022-6-193.2.4壓電傳感器主要技術(shù)指標(biāo)壓電傳感器主要技術(shù)指標(biāo) 1 1）量程：）量程： 壓電式壓力傳感器的量程是指在給定精度內(nèi)，傳感器所測(cè)物理量的上、下限。壓電傳感器的精度與量程是相互關(guān)聯(lián)的，即同一傳感器，所規(guī)定的測(cè)試精度不同，其量程范圍也是不同的。 2 2）

31、靈敏度：）靈敏度：壓電式壓力傳感器的靈敏度定義為輸出量與被測(cè)物理量的比值，即 3 3）絕緣電阻：）絕緣電阻：如果傳感器沒(méi)有足夠高的絕緣電阻，壓電轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生的電荷將通過(guò)它迅速泄露，給測(cè)量帶來(lái)誤差。通常要求壓電傳感器絕緣電阻不低于1010 QQKp472022-6-193.2.4壓電傳感器主要技術(shù)指標(biāo)壓電傳感器主要技術(shù)指標(biāo)v 4）諧振頻率：）諧振頻率：按輸入方式不同，傳感器的振動(dòng)可以是受迫振動(dòng)或衰減振動(dòng)。在受迫振動(dòng)時(shí)，當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率與傳感器固有頻率相同時(shí)，傳感器則發(fā)生共振。衰減振動(dòng)時(shí)，傳感器的有阻尼諧振頻率為：2212nfcnkm式中，k為組合剛度； m為質(zhì)量； c為阻尼系數(shù)。482022-6-

32、193.2.4壓電傳感器主要技術(shù)指標(biāo)壓電傳感器主要技術(shù)指標(biāo)v 5 5）非線性：）非線性：壓電式壓力傳感器的輸出特性曲線一般為上翹、下翹甚至S型。對(duì)于同一傳感器的輸出特性曲線，由于計(jì)算方法不同將導(dǎo)致結(jié)果不同，因此，在給定非線性這一指標(biāo)時(shí)，應(yīng)注明所采用的計(jì)算方法。 v 6 6）滯后（遲滯）：）滯后（遲滯）：由于石英晶體本身滯后極小，所以優(yōu)質(zhì)壓電式傳感器滯后極小。滯后嚴(yán)重的傳感器不能用于動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)量。492022-6-193.2.5壓電傳感器的應(yīng)用壓電傳感器的應(yīng)用v 1.1.用壓電式測(cè)力傳感器測(cè)量激振力用壓電式測(cè)力傳感器測(cè)量激振力力傳感器激振器壓電加速度傳感器試件多路電荷放大器數(shù)據(jù)處理機(jī)圖3-23

33、測(cè)力傳感器測(cè)量振動(dòng)臺(tái)激振力測(cè)試系統(tǒng) 502022-6-193.2.5壓電傳感器的應(yīng)用壓電傳感器的應(yīng)用v 2. 2. 大型發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測(cè)大型發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測(cè)圖3-24為電廠設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)示意圖。監(jiān)測(cè)用壓電加速度傳感器多選用XYZ三向傳感器，可測(cè)量一點(diǎn)空間各方向上的振動(dòng)。一臺(tái)3105kW的汽輪發(fā)電機(jī)組的監(jiān)測(cè)點(diǎn)至少需要30多個(gè)。汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)軸承軸承壓電加速度傳感器壓電加速度傳感器汽輪發(fā)電機(jī)組信號(hào)采集裝置 圖3-24 發(fā)電廠設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)示意圖512022-6-193.3差動(dòng)變壓器式傳感器差動(dòng)變壓器式傳感器v 變壓器式傳感器就是指互感系數(shù)可變的變壓器。當(dāng)變壓器初級(jí)線圈加上激勵(lì)電源后，變壓器的次

34、級(jí)線圈將感應(yīng)產(chǎn)生輸出電壓。當(dāng)互感發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓將隨之做相應(yīng)的變化。一般情況這種傳感器的二次側(cè)線圈有兩個(gè)，且都采用差動(dòng)方式連接，因此，常稱之為差動(dòng)變壓器式傳感器。 差動(dòng)變壓器式傳感器有如下優(yōu)點(diǎn)：差動(dòng)變壓器式傳感器有如下優(yōu)點(diǎn)：v 分辨力高，線位移分辨力可達(dá)0.1mv 靈敏度高，每mm位移量輸出信號(hào)電壓可達(dá)到幾Vv 線性好，重復(fù)性好，高精度差動(dòng)變壓器線性達(dá)到0.1v 測(cè)量范圍寬，可測(cè)位移量為25nm500mm522022-6-193.3.1 差動(dòng)變壓器工作原理差動(dòng)變壓器工作原理aMbMU1iscU1L2aL2bL1r2ar2br2ae2be(a)(b)絕緣框架磁桶活動(dòng)銜鐵1N2aN2bN圖3-

35、25 差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)及等效電路 532022-6-193.3.2 差動(dòng)變壓器主要特性差動(dòng)變壓器主要特性v 1.1. 靈敏度靈敏度: :差動(dòng)變壓器的靈敏度是指差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器的靈敏度是指差動(dòng)變壓器, ,在單位電壓勵(lì)在單位電壓勵(lì)磁下，鐵芯移動(dòng)一單位距離時(shí)的輸出電壓，以磁下，鐵芯移動(dòng)一單位距離時(shí)的輸出電壓，以mV/mV/（mmmm V V）表示。）表示。一般差動(dòng)變壓器靈敏度可達(dá)一般差動(dòng)變壓器靈敏度可達(dá)1001005000mV/5000mV/（mmmm V V）。）。v 2. 2. 頻率特性頻率特性: :差動(dòng)變壓器的激磁頻率對(duì)其靈敏度、線性都有影差動(dòng)變壓器的激磁頻率對(duì)其靈敏度、線性都有影響，因此

36、恰當(dāng)?shù)剡x擇激磁頻率是很重要的。差動(dòng)變壓器的激磁響，因此恰當(dāng)?shù)剡x擇激磁頻率是很重要的。差動(dòng)變壓器的激磁頻率一般以頻率一般以50Hz50Hz10kHz10kHz較為適當(dāng)。頻率太低時(shí)差動(dòng)變壓器的靈較為適當(dāng)。頻率太低時(shí)差動(dòng)變壓器的靈敏度顯著降低，溫度誤差和頻率誤差增加。但頻率太高，前述敏度顯著降低，溫度誤差和頻率誤差增加。但頻率太高，前述的理想差動(dòng)變壓器的假定條件不能成立，因?yàn)殡S著頻率的增加，的理想差動(dòng)變壓器的假定條件不能成立，因?yàn)殡S著頻率的增加，鐵損和耦合電容等的影響也增加了。因此具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)在鐵損和耦合電容等的影響也增加了。因此具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)在400Hz400Hz到到5kHz5kHz的范圍內(nèi)選擇

37、。的范圍內(nèi)選擇。v 3.3.線性范圍線性范圍: :差動(dòng)變壓器的線性范圍一般為差動(dòng)變壓器的線性范圍一般為2.52.5500 mm500 mm，在這個(gè)范圍內(nèi)，線性度可達(dá)在這個(gè)范圍內(nèi)，線性度可達(dá)0.10.10.50.5。542022-6-193.3.3差動(dòng)變壓器誤差及補(bǔ)償差動(dòng)變壓器誤差及補(bǔ)償v 1. 零位誤差零位誤差: 當(dāng)差動(dòng)變壓器銜鐵位于中間平衡位置時(shí)，理論上當(dāng)差動(dòng)變壓器銜鐵位于中間平衡位置時(shí)，理論上差動(dòng)輸出電壓應(yīng)該差動(dòng)輸出電壓應(yīng)該 等于零。但實(shí)際上其輸出電壓并不為零，等于零。但實(shí)際上其輸出電壓并不為零，該電壓就被稱為零點(diǎn)殘余電壓。零點(diǎn)殘余電壓一般為幾毫伏到該電壓就被稱為零點(diǎn)殘余電壓。零點(diǎn)殘余電壓

38、一般為幾毫伏到幾十毫伏。由于零點(diǎn)殘余電壓的存在，造成零位誤差。零點(diǎn)殘幾十毫伏。由于零點(diǎn)殘余電壓的存在，造成零位誤差。零點(diǎn)殘余電壓的存在使傳感器輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏，限制了傳余電壓的存在使傳感器輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏，限制了傳感器分辨率的提高。零點(diǎn)電壓過(guò)大，會(huì)使放大器飽和，使儀器感器分辨率的提高。零點(diǎn)電壓過(guò)大，會(huì)使放大器飽和，使儀器無(wú)法正常工作。無(wú)法正常工作。552022-6-193.3.3差動(dòng)變壓器誤差及補(bǔ)償差動(dòng)變壓器誤差及補(bǔ)償v 克服零點(diǎn)殘余電壓，減小零位誤差，可以通過(guò)電路補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)。圖3-27所示為幾個(gè)補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的電路實(shí)例。(a)(b)(c)(d)RPRCRPCRRPuiuiui

39、uiu0u0u0u0圖3-27 補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的電路 562022-6-193.3.3差動(dòng)變壓器誤差及補(bǔ)償差動(dòng)變壓器誤差及補(bǔ)償v 2. 溫度誤差溫度誤差 溫度影響差動(dòng)變壓器測(cè)量精度，其中影響最大的是初級(jí)線圈電阻的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，初級(jí)線圈的電阻變化引起初級(jí)激磁電流的變化，從而造成次級(jí)電壓隨溫度而變化。 減少溫度造成的誤差可以通過(guò)穩(wěn)定激勵(lì)電流的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即控制激勵(lì)電流不隨溫度變化。有兩種穩(wěn)定激勵(lì)電流的方法，一一種是采用恒流源激勵(lì)代替恒壓源激勵(lì)；另一種辦法是在使用穩(wěn)種是采用恒流源激勵(lì)代替恒壓源激勵(lì)；另一種辦法是在使用穩(wěn)壓源的初級(jí)回路中串聯(lián)一個(gè)熱敏電阻，利用熱敏電阻隨溫度變壓源的初級(jí)回路中

40、串聯(lián)一個(gè)熱敏電阻，利用熱敏電阻隨溫度變化的方向與一次化的方向與一次 線圈電阻的變化方向相反來(lái)消除溫度對(duì)激勵(lì)電線圈電阻的變化方向相反來(lái)消除溫度對(duì)激勵(lì)電流的影響。流的影響。 572022-6-193.3.3差動(dòng)變壓器誤差及補(bǔ)償差動(dòng)變壓器誤差及補(bǔ)償v 圖3-28所示為利用初級(jí)串聯(lián)電阻穩(wěn)定激勵(lì)電流，達(dá)到溫度補(bǔ)償目的的電路。在初級(jí)串入一高阻值降壓電阻R，或同時(shí)串入一熱敏電阻RT進(jìn)行補(bǔ)償。適當(dāng)選擇RT，可使溫度變化時(shí)原邊總電阻近似不變，從而使激勵(lì)電流保持恒定。 uiu0RTR圖3-28 溫度補(bǔ)償電路 582022-6-193.3.4 差動(dòng)變壓器測(cè)量電路差動(dòng)變壓器測(cè)量電路v1. 差動(dòng)整流電路差動(dòng)整流電路 U

41、iUiUiUiTTTTR0R0R0R0U0U0I0I0 xxabcd12345678910 xxC1C2C1C2半波電壓輸出全波電壓輸出半波電流輸出全波電流輸出(a)(b)(c)(d)11592022-6-193.3.4 差動(dòng)變壓器測(cè)量電路差動(dòng)變壓器測(cè)量電路v2. 直流差動(dòng)變壓器電路TC1C2多諧振蕩器ER1R2R3R4RLC1C2602022-6-193.3.4 差動(dòng)變壓器測(cè)量電路差動(dòng)變壓器測(cè)量電路v3. 相敏檢波電路v （1）分立元件相敏檢波電路）分立元件相敏檢波電路R1R2C1ABCDT1T2e12RP1D1D2D3D4C2eperere11i1i3i2i4UOes612022-6-19

42、3.3.4 差動(dòng)變壓器測(cè)量電路差動(dòng)變壓器測(cè)量電路v （2）集成相敏檢波電路 v AD630應(yīng)用電路 +-+AB12132019155k2.5k2.5k10k100k1f10k1611417+-+AC移相器U2bU2a9102.5kHz2V p-pAD630LVDTUOUT622022-6-193.3.5 差動(dòng)變壓器傳感器應(yīng)用差動(dòng)變壓器傳感器應(yīng)用v 1. 1. 差動(dòng)變壓器實(shí)用電路差動(dòng)變壓器實(shí)用電路+SIG-SIG-CAR-VGAINADJLM1496-OUT+OUTBIAS+CAR+-+-+-+-UOUT+VCC-VCCB1RP1RP2RP3RP4RP5RP61k1k910910200510 5

43、006.2k6.2k10k10k20k1k10k18k5k100k20k91k5101k1k1k10k6.8kMCD-521LA1A2A3A4A5A6A77.5k5k10k10k10k10k10k1kVT1VT23.3k3.3k4747VD1VD2300pf100f1f0.1fVZ1VZ2632022-6-193.3.5 差動(dòng)變壓器傳感器應(yīng)用差動(dòng)變壓器傳感器應(yīng)用v 2.2. 利用集成信號(hào)調(diào)節(jié)電路芯片利用集成信號(hào)調(diào)節(jié)電路芯片AD598AD598實(shí)現(xiàn)測(cè)量實(shí)現(xiàn)測(cè)量EXC1EXC2LEV1LEV2FREQ1FREQ2B1 FILTB2 FILTVB-VS+VSOFFSET1OFFSET2SIG REF

44、SIG OUTFEED BACKOUT FILTA1 FILTA2 FILTVAAD598+15V-15V6.8f6.8f634K10K1f0.33f0.1f0.1f0.015fVOUTRLVBVALVDTR2642022-6-193.3.5 差動(dòng)變壓器傳感器應(yīng)用差動(dòng)變壓器傳感器應(yīng)用v 3. 3. 差動(dòng)變壓器式張力檢測(cè)控制系統(tǒng)差動(dòng)變壓器式張力檢測(cè)控制系統(tǒng). .相敏檢波放大器功率放大器傳送電機(jī)傳送輥導(dǎo)向輥張力輥卷取輥布布伺服電機(jī)銜鐵砝碼ACGN1N21N2221u22u652022-6-193.4 集成壓力傳感器集成壓力傳感器 v 3.4.13.4.1集成硅壓力傳感器集成硅壓力傳感器v 1. M

45、PX1. MPX系列工作原理系列工作原理v （1 1）基本無(wú)補(bǔ)償型硅壓力傳感器）基本無(wú)補(bǔ)償型硅壓力傳感器3腳1腳2腳4腳+VSGND+Vout-Vout662022-6-193.4 集成壓力傳感器集成壓力傳感器表3-3 MPX100系列硅壓力傳感器主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)最小值典型值最大值單位壓力范圍010kPa電源電壓3.06.0Vdc滿量程輸出電壓456090mV零位偏差電壓02035mV靈敏度0.6mV/ kPa線性度-2.5+2.5FSS壓力遲滯-0.1+0.1FSS滿量程溫度系數(shù)-0.22-0.19-0.16/電阻溫度系數(shù)0.210.240.27/輸入阻抗400550輸出阻抗7501875響

46、應(yīng)時(shí)間1.0ms穩(wěn)定度0.5FSS672022-6-193.4 集成壓力傳感器集成壓力傳感器v （2 2）溫度補(bǔ)償和校正型硅壓力傳感器）溫度補(bǔ)償和校正型硅壓力傳感器3腳1腳2腳4腳+VSGND+Vout-VoutX型壓力傳感器RS1RpRS2R1R2Roff1Roff2682022-6-193.4 集成壓力傳感器集成壓力傳感器v（3）全信號(hào)調(diào)理型硅壓力傳感器第 二 級(jí)放 大 器 及模 擬 電 壓輸 出 電 路SUGNDOU傳感器單元第 一 級(jí)放 大 器 及溫 度 補(bǔ) 償電 路 部 分 圖3-42 MPX5100A的內(nèi)部電路框圖 692022-6-193.4 集成壓力傳感器集成壓力傳感器v 2.

47、 2. 應(yīng)用電路應(yīng)用電路v （1 1）水位監(jiān)視電路設(shè)計(jì)）水位監(jiān)視電路設(shè)計(jì)+-+-R8UOUT+-A2+-A3+Vcc-VccA1A4R1R2R3R4R5R6R710k10k1k1k500k500kVAVBVC12341010702022-6-193.4 集成壓力傳感器集成壓力傳感器v （2 2）壓力變送器）壓力變送器+-XTR101891210114563121471D1 456N6.4/0.5VmA1VT2D1 4002N1R75039502R3R4R100k1M420mA輸出MPX7100DP1k1C0.01 f1RP2RP2mA712022-6-193.4 集成壓力傳感器集成壓力傳感器v

48、 （3）壓力開(kāi)關(guān)+-A2+VccA1R1R2R410k1234+-+A3R3R5R6R7R8R9R1012k20k10k5.1k10k100壓力傳感器20k100VVoff+Vcc+Vcc+VccVoutVT1R11121k722022-6-193.4.2 智能壓力傳感器。智能壓力傳感器。 隨著計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器技術(shù)已經(jīng)被引入到傳感器，使傳感器的性能得到了極大地提高，能夠?qū)崿F(xiàn)很多過(guò)去所不能完成的功能，從而造就了新一代智能傳感器。 v 1. ST-3000系列智能壓力傳感器系列智能壓力傳感器v 2. PPT系列智能壓力傳感器系列智能壓力傳感器732022-6-193.5 壓磁

49、式傳感器壓磁式傳感器v 壓磁式傳感器（也稱磁彈性傳感器）是一種壓力傳感器。它的作用原理是建立在磁彈性效應(yīng)的基礎(chǔ)上，即利用這種傳感器將作用力變換成傳感器導(dǎo)磁率的變化，并通過(guò)導(dǎo)磁率的變化輸出相應(yīng)變化的電信號(hào)。v 壓磁式傳感器有以下優(yōu)點(diǎn)：v 輸出功率大，信號(hào)強(qiáng)；輸出功率大，信號(hào)強(qiáng)；v 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠；v 抗干擾性能好，過(guò)載能力強(qiáng)；抗干擾性能好，過(guò)載能力強(qiáng)；v 便于制造，工藝簡(jiǎn)單，成本低；便于制造，工藝簡(jiǎn)單，成本低；v 壓磁式壓力傳感器既適于靜態(tài)，又動(dòng)態(tài)力測(cè)量；壓磁式壓力傳感器既適于靜態(tài)，又動(dòng)態(tài)力測(cè)量；v 與壓電式傳感器相比，信號(hào)放大電路簡(jiǎn)單，無(wú)需電荷放大器，無(wú)需特殊的同與壓電式傳感器相比，信號(hào)放