你的位置:首页 > 知识课堂 > 正文

压力传感器

发布时间:2012-11-25

压力传感器是能感受压力并转换成可用输出信号的传感器。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。
 压力传感器
压力传感器
压力传感器的概述
 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。一般普通压力传感器的输出为模拟信号,模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造  压力传感器而成的,这样的传感器也称为压电传感器。   
我们知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。某些晶体介质,当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应;当机械力撤掉之后,又会重新回到不带电的状态,也就是受到压力的时候,某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。   
压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范围之内,压电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,压电性质完全消失(这个高温就是所谓的“居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低),所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数,但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以 已经得到了广泛的应用。在现在压电效应也应用在多晶体上,比如现在的压电陶瓷,包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。   
压电效应是压电传感器的主要工作原理,压电传感器不能用于静态测量,因为经过外力作用后的电荷,只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的,所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。   
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用,特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力,也可以用来测量微小的压力。   
压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的,因为测量动态压力是如此普遍,所以压电传感器的应用就非常广。   除了压电传感器之外,还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器,利用应变效应的应变式传感器等,这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料,在不同的场合能够发挥它们独特的用途。
压力传感器
压力传感器 
压力传感器的类型
  1、压力传感器对于液面连续测量,宜选用差压变送器,对于界面测量,可选用差压变送器,但要求总液面应始终高于上部取压口。
  2、对于在正常工况下液体密度有明显变化时,不宜选用差压式仪表。
 
  3、腐蚀性液体,结晶性液体,粘稠性液体,易气化液体,含悬浮物液体宜选用平法兰式差压变送器.高结晶的液体,高粘度的液体,结胶性的液体,沉淀性的液体宜选用插入式法兰差压变送器. 以上被测介质的液面,如果气相有大量冷凝物,沉淀物析出,或需要将高温液体与变送器隔离,或更换被测介质时,需要严格净化测量头的,可选用双法兰式差压变送器。
  4、腐蚀性液体,粘稠性液体,结晶性液体,熔融性液体,压力传感器沉淀性液体的液面在测量精确度要求不高时,宜采用吹气或冲液的方法,配合差压变送器进行测量。
  5、对于在环境温度下,气相可能冷凝,液相可能汽化,或气相有液体分离的对象,在使用普通差压变送器进行测量时,应视具体情况分别设置冷凝容器,分离容器,平衡容器等部件,或对测量管线保温,伴热。
  6、用差压式仪表测量锅炉汽包液面时,应采用温度补偿型双室平衡容器。
7、压力传感器差压式仪表的正,负迁移量应在选择仪表量程时加以考虑。
  压力传感器
 压力传感器
压力传感器的工作原理
半导体压电阻
  半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片表面形成半导体变形压力,通过外力(压力)使薄片变形而产生压电阻抗效果,从而使阻抗的变化转换成电信号。
静电容量型压力传感器
  静电容量型压力传感器,是将玻璃的固定极和硅的可动极相对而形成电容,将通过外力(压力)使可动极变形所产生的静电容量的变化转换成电气信号。(E8Y的动作原理便是静电容量方式,其他机种采用半导体方式)。
 
压力传感器的基本要点
一、正确安装
  通常高温熔体压力传感器的损坏都是由于其安装位置不恰当而引起的,如果将传感器强行安装在过小的孔或形状不规则的孔中,就有可能造成传感器的震动膜受到冲击而损坏,选择合适的工具加工安装孔,有利于控制安装孔的尺寸,另外,合适的安装扭矩有利于形成良好的密封,但是如果安装扭矩过高就容易引起高温熔体压力传感器的滑脱,为防止这种现象发生,通常在传感器安装之前在其螺纹部分上涂抹防脱化合物。
二、检查安装孔的尺寸
如果安装孔的尺寸不合适,高温熔体压力传感器在安装过程中,其螺纹部分就很容易受到磨损,这不仅会影响设备的密封性能,而且使传感器不能充分发挥作用,甚至还可能产生安全隐患。只有合适的安装孔才能够避免螺纹的磨损(螺纹工业标准1/2-20UNF2B),通常可以采用安装孔测量仪对安装孔进行检测,以做出适当的调整。
性能参数  
压力传感器的种类繁多,其性能也有较大的差异,如何选择较为适用的传感器,做到经济、合理。   
1. 额定压力范围   额定压力范围是满足标准规定值的压力范围。也就是在最高和最低温度之间,传感器输出符合规定工作特性的压力范围。在实际应用时传感器所测压力在该范围之内。   
2. 最大压力范围   最大压力范围是指传感器能长时间承受的最大压力,且不引起输出特性永久性改变。特别是半导体压力传感器,为提高线性和温度特性,一般都大幅度减小额定压力范围。因此,即使在额定压力以上连续使用也不会被损坏。一般最大压力是额定压力最高值的2-3倍。   
3. 损坏压力   损坏压力是指能够加工在传感器上且不使传感器元件或传感器外壳损坏的最大压力。   
4. 线性度   线性度是指在工作压力范围内,传感器输出与压力之间直线关系的最大偏离。   
5.压力迟滞   为在室温下及工作压力范围内,从最小工作压力和最大工作压力趋近某一压力时,传感器输出之差。   
6.温度范围   压力传感器的温度范围分为补偿温度范围和工作温度范围。补偿温度范围是由于施加了温度补偿,精度进入额定范围内的温度范围。工作温度范围是保证压力传感器能正常工作的温度范围。   
技术参数 (量程15MPa-200MPa)   
参数 单位 技术指标 参数 单位 技术指标   
灵敏度 mV/V 1.0±0.05 灵敏度温度系数 ≤%F·S/10℃ ±0.03   
非线性 ≤%F·S ±0.02~±0.03 工作温度范围 ℃ -20℃~+80℃   
滞后 ≤%F·S ±0.02~±0.03 输入电阻 Ω 400±10Ω   
重复性 ≤%F·S ±0.02~±0.03 输出电阻 Ω 350±5Ω   
蠕变 ≤%F·S/30min ±0.02 安全过载 ≤%F·S 150% F·S   
零点输出 ≤%F·S ±2 绝缘电阻 MΩ ≥5000MΩ(50VDC)   
零点温度系数 ≤%F·S/10℃ ±0.03 推荐激励电压 V 10V-15V
 
关于“压力传感器”的分享就先到这里了,希望上述介绍对大家理解“压力传感器”有帮助,如大家还有什么疑问或者想了解更多相关信息,可以登录我爱方案网www.52solution.com查阅。
要采购传感器么,点这里了解一下价格!
特别推荐
技术文章更多>>
技术白皮书下载更多>>
热门搜索
 

关闭

 

关闭