壓力傳感器主要用于檢測流體或固體的壓力,并能進行信號遠傳。它是工業實踐中*為常用的一種傳感器。常常作為自動化控制的前端元件,廣泛運用于各種工業自控環境,包括石油化工、造紙、水處理、電力、船舶、機床和公用設備等行業。
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。
下面我們來細說這兩種傳感器的一些結構。
壓阻式壓力傳感器的工作原理:當壓敏電阻受壓后產生電阻變化,通過放大器放大并采用標準壓力標定,即可進行壓力檢測。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,以及生產中的標定和老化工藝。
應變片: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,而且穩定性能好,并將壓敏電阻以惠司通電橋形式與應變材料(通常不銹鋼)結合在一起,就能確保壓阻式壓力傳感器過載能力強和搞沖擊壓力強。適合測量高量程范圍的壓力變化,尤其在1MPa以上時,線性很好,精度也很高,并適合測量與應變材料兼容的各類材料。
陶瓷壓阻:在結構上將壓敏電阻以惠斯通電橋形式與陶瓷燒結在一起。其過載能力較應變片類低一點,但靈敏度較高,適合測量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電壓信號,可與應變式傳感器相兼容。陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩定特性及它的厚膜電阻可以使它的溫度范圍高達-40--+135,而且具有高精度、高穩定性。電氣絕緣程度大于2KV,輸出信號強,長期穩定性好。
擴散硅:采用在硅片上注入粒子形成惠司通電橋形式的壓敏電阻。被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上,使膜片產生與介質壓力成正比的微位移,哈聽電阻值發生變化,和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。因此擴散硅傳感器靈敏度和精度*高,適合測量1KPA到40MPA的壓力范圍。一般情況下,擴散硅傳感器分為帶隔離膜拜和非隔離膜兩種,非隔離膜只能測量干凈的,隔離膜片為軟性膜片和剛性膜片,適合測量各種性質的介質。
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,即當晶體沿著一定方向力作用發生變形時,就產生了極化效應;;當機械力撤掉之后,雙會重新回到不帶電的狀態,也就是物時候,某些晶體可能產生出電的效應。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用研究在壓力和力等的測量中,比如在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到廣泛的應用。特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電傳感器可可以用來測量發動機內部壓力的測量與真空度的測量??傊?,它既可以測量大的壓力,也要以用來測量微小的壓力。
壓電式壓力傳感器也廣泛應用在生物醫學測量中,比如說心室管式微音器就是由壓電壓力傳感器制成的,因為測量動態壓力是如此普遍,所以壓電壓力傳感器的應用就非常廣泛。