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赛思维压力传感器的工作原理及应用

2011年06月18日 11:02 次阅读

 

  压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。

  1、应变片压力传感器原理与应用

  力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。

  在了解压阻式力传感器时,我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。

  金属电阻应变片的内部结构

  电阻应变片由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

  电阻应变片的工作原理

  金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示:

  式中:ρ——金属导体的电阻率(Ω·cm2/m)

  S——导体的截面积(cm2)

  L——导体的长度(m)

  我们以金属丝应变电阻为例,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会发生改变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小而截面增加,电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化(通常是测量电阻两端的电压),即可获得应变金属丝的应变情况。

  2、陶瓷压力传感器原理及应用

  抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递,压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥(闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号,标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定,传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性,传感器自带温度补偿0~70℃,并可以和绝大多数介质直接接触。

  陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40~135℃,而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV,输出信号强,长期稳定性好。高特性,低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向,在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势,在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。

  

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发表于 2014-07-25 17:03 983次阅读
基于MPX2100型压力传感器的高精度数据采集系...

压力传感器无法避免的四个误差

压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主,以弹性元件的形变指示压...

发表于 2014-07-16 11:41 382次阅读
压力传感器无法避免的四个误差

解析压力传感器在智能手机中应用

压力传感器首次在智能手机上使用是在Galaxy Nexus上,而之后推出的一些Android旗舰手机...

发表于 2014-07-15 10:48 765次阅读
解析压力传感器在智能手机中应用

传感器在抽油机井智能远程监控系统应用

随着工业控制技术的发展,无线遥控遥测系统在国内油井中也得到了广泛的应用。在该系统中,使用组态软件和无...

发表于 2014-07-14 17:33 335次阅读
传感器在抽油机井智能远程监控系统应用

便携式医疗器械设计中需要更加灵活的部件封装

医疗器械行业一个最大的趋势就是小型化,即开发更小型、更便携的设备来应对医院和家庭健康护理空间有限的挑...

发表于 2014-07-08 14:12 460次阅读
便携式医疗器械设计中需要更加灵活的部件封装

科技聚焦:医疗应用中的压力测量

医疗设备设计人员在选择压力传感器时必须考虑耐受冷凝湿度这一棘手的问题。通常,他们需要在功能特点、封装...

发表于 2014-05-19 15:45 421次阅读
科技聚焦:医疗应用中的压力测量

为输液泵选择触力和压力传感器的三大关键因素

模块化设计的传感器,只需一种型号就能满足输液泵制造商的多种应用要求。可靠性、灵敏度和微型化,是产品设...

发表于 2014-05-19 15:29 512次阅读
为输液泵选择触力和压力传感器的三大关键因素

平台化传感器助力呼吸机和麻醉系统开发商

灵活的传感器设计,给研究设计呼吸机和麻醉机的工程师带来福音。

发表于 2014-05-13 17:26 346次阅读
平台化传感器助力呼吸机和麻醉系统开发商

兼容液体介质的压力传感器改善医疗设备设计、降低制...

霍尼韦尔传感与控制部推出的24PC/26PC电路板安装型压力传感器具有高分辨率和高可重复性,可检测出...

发表于 2014-05-13 17:17 361次阅读
兼容液体介质的压力传感器改善医疗设备设计、降低制...

创伤治疗:使用压力传感器测量负压

随着越来越得多的创伤治疗设备用于各种重症护理,人们对创伤治疗设备中使用的组件提出了更高的要求。这也成...

发表于 2014-05-05 11:29 351次阅读
创伤治疗:使用压力传感器测量负压

灵活的4mA至20mA压力传感器变送器,集成电压...

优势和特点 4-20mA 发送器 电压或电流驱动 优化压力传感器 低功耗 应用: 现场仪器仪表和智能...

发表于 2014-03-26 10:18 2021次阅读
灵活的4mA至20mA压力传感器变送器,集成电压...

少即是多 未来手机将精减哪些传感器

对于MEMS技术在智能手机应用的快速发展,“室内导航”功能其实也扮演着一部份的推动力量,但它却一直未...

发表于 2014-03-20 09:18 490次阅读
少即是多 未来手机将精减哪些传感器

集成电压或电流驱动的灵活4mA至20mA环路供电...

优势和特点 4-20mA环路供电发射器 电压或电流驱动 优化压力传感器 此电路中所用产品 AD822...

发表于 2014-03-18 17:28 1809次阅读
集成电压或电流驱动的灵活4mA至20mA环路供电...

飞思卡尔Xtrinsic MPL3115A2智能...

飞思卡尔的Xtrinsic MPL3115A2可提供非常精确的压力和海拔高度数据,具有采样频率可调的...

发表于 2014-01-22 14:52 1199次阅读
飞思卡尔Xtrinsic MPL3115A2智能...

集成电压/电流驱动的灵活4~20mA环路供电压力...

该设计针对各种桥式电压或电流驱动型压力传感器而优化,仅使用了4个有源器件,总不可调整误差低于1%。环...

发表于 2013-11-05 10:04 1642次阅读
集成电压/电流驱动的灵活4~20mA环路供电压力...

意法半导体发布新的全压塑封装内置独立压力传感器

8月12日消息,多重电子应用与全球领先MEMS传感器供应商意法半导体,发布了一项新的全压塑封装内置独...

发表于 2013-08-13 10:46 385次阅读
意法半导体发布新的全压塑封装内置独立压力传感器

预计无线领域将成压力传感器的第二大市场

据IHS iSuppli公司分析,MEMS压力传感器在以手机为主的无线应用领域增长将最为猛烈,预计大...

发表于 2013-04-27 10:06 439次阅读
预计无线领域将成压力传感器的第二大市场

全球MEMS压力传感器营收预测及重要市场分析

据IHS iSuppli公司预测,2017年汽车领域将占到MEMS压力传感器总体产业营业收入的三分之...

发表于 2013-04-27 09:50 1105次阅读
全球MEMS压力传感器营收预测及重要市场分析