壓力傳感器主要用于檢測(cè)流體或固體的壓力,并能進(jìn)行信號(hào)遠(yuǎn)傳。它是工業(yè)實(shí)踐中*為常用的一種傳感器。常常作為自動(dòng)化控制的前端元件,廣泛運(yùn)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,包括石油化工、造紙、水處理、電力、船舶、機(jī)床和公用設(shè)備等行業(yè)。
壓力傳感器分為兩種:壓阻式壓力傳感器和壓電式壓力傳感器。
下面我們來細(xì)說這兩種傳感器的一些結(jié)構(gòu)。
壓阻式壓力傳感器的工作原理:當(dāng)壓敏電阻受壓后產(chǎn)生電阻變化,通過放大器放大并采用標(biāo)準(zhǔn)壓力標(biāo)定,即可進(jìn)行壓力檢測(cè)。壓阻式壓力傳感器的性能主要取決于壓敏元件(取出壓敏電阻)、放大電路,以及生產(chǎn)中的標(biāo)定和老化工藝。
應(yīng)變片:在目前的壓力傳感器封裝工藝中,通??梢詫鹤枋矫舾行倔w做得體積小巧,靈敏度高,而且穩(wěn)定性能好,并將壓敏電阻以惠司通電橋形式與應(yīng)變材料(通常不銹鋼)結(jié)合在一起,就能確保壓阻式壓力傳感器過載能力強(qiáng)和搞沖擊壓力強(qiáng)。適合測(cè)量高量程范圍的壓力變化,尤其在1MPa以上時(shí),線性很好,精度也很高,并適合測(cè)量與應(yīng)變材料兼容的各類材料。
陶瓷壓阻:在結(jié)構(gòu)上將壓敏電阻以惠斯通電橋形式與陶瓷燒結(jié)在一起。其過載能力較應(yīng)變片類低一點(diǎn),但靈敏度較高,適合測(cè)量50KPa以上的高量程范圍,而且耐腐蝕,溫度范圍也廣??垢g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)生微小的型變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個(gè)惠斯通電橋,由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng),使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性,與激勵(lì)電壓也成正比電壓信號(hào),可與應(yīng)變式傳感器相兼容。陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的溫度范圍高達(dá)-40--+135,而且具有高精度、高穩(wěn)定性。???氣絕緣程度大于2KV,輸出信號(hào)強(qiáng),長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。
擴(kuò)散硅:采用在硅片上注入粒子形成惠司通電橋形式的壓敏電阻。被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上,使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移,哈聽電阻值發(fā)生變化,和用電子線路檢測(cè)這一變化,并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。因此擴(kuò)散硅傳感器靈敏度和精度*高,適合測(cè)量1KPA到40MPA的壓力范圍。一般情況下,擴(kuò)散硅傳感器分為帶隔離膜拜和非隔離膜兩種,非隔離膜只能測(cè)量干凈的,隔離膜片為軟性膜片和剛性膜片,適合測(cè)量各種性質(zhì)的介質(zhì)。
壓電式壓力傳感器的工作原理:壓電式傳感器是利用某些晶體的極化效應(yīng),即當(dāng)晶體沿著一定方向力作用發(fā)生變形時(shí),就產(chǎn)生了極化效應(yīng);;當(dāng)機(jī)械力撤掉之后,雙會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài),也就是物時(shí)候,某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)。壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英(天然晶體)、酒石酸鉀鈉、磷酸二氫胺(人造晶體)、鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷。
特殊效用:壓電壓力傳感器主要應(yīng)用研究在壓力和力等的測(cè)量中,比如在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電傳感器可可以用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量??傊?,它既可以測(cè)量大的壓力,也要以用來測(cè)量微小的壓力。
壓電式壓力傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中,比如說心室管式微音器就是由壓電壓力傳感器制成的,因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍,所以壓電壓力傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。