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壓力傳感器

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壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號,并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。

壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類型,壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。

壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器,其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè),下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用。另有醫(yī)用壓力傳感器。

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壓力傳感器分類

多傳感器信息融合技術的基本原理就像人的大腦綜合處理信息的過程一樣,將各種傳感器進行多層次、多空間的信息互補和優(yōu)化組合處理,最終產生對觀測環(huán)境的一致性解釋。在這個過程中要充分地利用多源數據進行合理支配與使用,而信息融合的最終目標則是基于各傳感器獲得的分離觀測信息,通過對信息多級別、多方面組合導出更多有用信息。這不僅是利用了多個傳感器相互協(xié)同操作的優(yōu)勢,而且也綜合處理了其它信息源的數據來提高整個傳感器系統(tǒng)的智能化。

壓力傳感器是使用最為廣泛的一種傳感器。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機械結構型的器件為主,以彈性元件的形變指示壓力,但這種結構尺寸大、質量重,不能提供電學輸出。隨著半導體技術的發(fā)展,半導體壓力傳感器也應運而生。其特點是體積小、質量輕、準確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術的發(fā)展,半導體傳感器向著微型化發(fā)展,而且其功耗小、可靠性高。

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壓力傳感器工作原理

1、壓阻式力傳感器

電阻應變片是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。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生阻值變化的現象,俗稱為電阻應變效應。

2、陶瓷壓力傳感器

陶瓷壓力傳感器基于壓阻效應,壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個惠斯通電橋,由于壓敏電阻的壓阻效應,使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號,標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0/3.0/3.3mV/V等,可以和應變式傳感器相兼容。

3、擴散硅壓力傳感器:

擴散硅壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應,利用壓阻效應原理,被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產生與介質壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發(fā)生變化,利用電子線路檢測這一變化,并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。

4、藍寶石壓力傳感器:

利用應變電阻式工作原理,采用硅-藍寶石作為半導體敏感元件,具有無與倫比的計量特性。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p-n漂移。

5、壓電式壓力傳感器:

壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理,壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量,因為經過外力作用后的電荷,只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的,所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應力。

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壓力傳感器安裝問題

通常高溫熔體壓力傳感器的損壞都是由于其安裝位置不恰當而引起的,如果將傳感器強行安裝在過小的孔或形狀不規(guī)則的孔中,就有可能造成傳感器的震動膜受到沖擊而損壞,選擇合適的工具加工安裝孔,有利于控制安裝孔的尺寸,另外,合適的安裝扭矩有利于形成良好的密封,但是如果安裝扭矩過高就容易引起高溫熔體壓力傳感器的滑脫,為防止這種現象發(fā)生,通常在傳感器安裝之前在其螺紋部分上涂抹防脫化合物。

1. 壓力傳感器正確安裝方法:

(1) 通過適當的儀表, 在普通大氣壓和標準溫度條件下,核實壓力傳感器的頻率反應值。

(2) 核實壓力傳感器的編碼與相應的頻率反應信號的正確性。

2. 確定具體安裝位置

為了確定壓力傳感器的編號和具體安裝位置, 需按充氣網的各個充氣段來考慮。

(1) 壓力傳感器必須沿著線纜進行安裝, 最好安裝在線纜接頭處。

(2) 每條線纜裝設壓力傳感器不少于4個, 靠近電話局的兩個壓力傳感器, 相距不應大干200m。

(3) 每條線纜的始端和末端分別安裝1個。

(4) 每條線纜的分支點應裝1個, 如果兩個分支點相距較近(小于100 m),可只裝1個。

(5) 線纜敷設方式(架空、地下)改變處應裝1個

(6) 對無分支的線纜, 因壘線的線纜程式一致, 壓力傳感器的安裝隔距不大干500m, 并使其總數不少于4個。

(7) 為了便于確定壓力傳感器故障點, 除在起點安裝壓力傳感器外,距起點150~200m處,還要另外安裝1個當然在設計中, 一定要考慮經濟與技術的因素, 在不需要安裝壓力傳感器的地方,則應不必安裝。

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