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压力传感器工作原理

    从远程位置测量压力并提供电子信号的设备称为压力传感器。压力传感器是压力检测计的一个关键组成部分, 常见形式有应变式、压电电阻式、静电电容式、压电式、振动式压力传感器等。 此外还有,光电式、光纤式、超声波式压力传感器等。  压力传感器可将直接测量的压力转换为多种电子信号,以满足工业生产中广泛使用的自动化系统的集中检测和控制要求。

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  1.应变式压力传感器

  应变压力传感器是通过测量各种弹性元件的变形并根据导体和半导体的反作用来测量间接压力的传感器。当外力作用于导线时,长度和截面会相应地变更,并且只会检测出施加至强度两端的电压变更。

  2 .压电电阻式压力传感器

  压电电阻式压力传感器是一种使用单晶硅材料的电压强度和集成电路技术的传感器。在硅材料施加力后,强度发生变化,并且测量电路可以在信号输出时按比例缩放。通常,当传感器从压力芯片的强度更改时,桥接器会处于平衡状态(称为零点),桥接器会失去平衡。当您将电流或恒定电压应用于桥接时,桥接输出与压力电压信号相对应,以便传感器能够通过桥接转换压力信号输出。电桥检测到强度值在放大后发生变化,该变化将转换为相应的电流信号,从而为非线性修正回路产生补偿,这是一个标准输入电压线性映射的输出信号。

   3.静电容量式压力传感器

  静电容量式压力传感器可以传输电子信号,以检测电路输出和电压之间的特定关系。静压力传感器是一种静态的近距离变化电压传感器,分为单容量和可变容量压力传感器。单容量式传感器有麦克风式、听诊器式等。

   4.压电压力传感器

  电压传感器主要基于电压的影响。电压效果包括正压电效应和反压电效应。正压电效应是指在指定方向上施加结晶的外力,在该方向上产生电极,并在两个曲面上产生的电荷符号相反。一旦电力被清除,晶体就会恢复正常运行,而不需要电力。如果外力方向发生变化,电荷的极性也会发生变化。结晶力产生的能量与外力的大小成正比。大多数电压传感器都是以正电压效果创建的。反电压效果使晶体管通过将电气字段应用于电晶体而变形,也称为电气收缩效果。对于声学和超声波工程。应力分量的变形包括厚度变形、长度变形、体积变形、厚度滑动、平面滑动。

   5.电感压力传感器

   电磁压力传感器是使用电磁原理的多个传感器总和,特别是电感压力传感器、霍尔压力传感器、涡流的压力传感器等。压敏压力传感器的工作原理是,压力与磁性和传导率不同。当压力影响胶片时,释压大小会变化,间隙变更对卷轴运作的影响,对应于处理电路的讯号输出来测量压力。

   6.振子式压力传感器

  振子式压力传感器是一个频率灵敏度高的传感器,需要高精度。振子式压力传感器是拉伸钢弦,传感器的固定振动频率与拉伸力的大小相关。 弦长是固定的,弦振动频率的变化可测量电压大小,输入是输入信号,输出是频率信号。在振动压力传感器运行中,振动器始终按其谐波频率振动,当检测到压力变化时,频率变化将从变压器切换到电流信号。

    压力传感器一般使用应变计实现压力测量,应变计的制造原理取决于桥式电路,桥式臂上的阻力为   能够测量压力并提供远传电信号的装置统称为压力传感器。压力传感器是压力检测仪表的重要组成部分,其结构型式多种多样,常见的型式有应变式、压阻式、电容式、压电式、振频式压力传感器等。此外还有光电式、光纤式、超声式压力传感器等。采用压力传感器可以直接将被测压力变换成各种形式的电信号,便于满足自动化系统集中检测与控制的要求,因而在工业生产中得到广泛应用。由敏感元件、转换元件、后续处理部分组成。

   压力传感器一般应用应变片来实现压力的测量,应变片的制造原理是依据桥式电路,当在桥臂上的电阻满足这样的条件:R1R3=R2R4时电桥平衡,则输出的电压为零,当电阻由变化的时候,电桥不平衡,有一定的电压输出。可分为单臂电桥、双臂电桥、全臂电桥,其输出的电压与电阻的变化量成近似的线性变化。

   应变片是很薄的薄片,上表面镶嵌两个有电阻丝制成的电阻,同时下表面也有两个同样的电阻,在连接上形成桥式电路,当应变片上没有压力是,说出的电压为零,当有压力作用时,上边的电阻变大,下面的电阻变小,电桥不平恒,而且是相同的电阻丝,其电阻的变化量相同,输出的电压与电阻的变化量成线性关系,这样通过求压力就可以测量出压力的大小。

    关于压力的量测,可以分成三类:(1) 绝对压力的测量(2) 表压力的测量(3) 差压力的测量。 绝对压力所指的就是对应于绝对真空所测量到的压力。表压力所指的就是对应于地区性大气压力所测量的压力。 差压力就是指两个压力源间的压力差值。

    压力传感器的主要性能参数包括:额定压力范围、最大压力范围、损坏压力、线性度、压力迟滞、温度范围。

    压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。需要使用抗冲击的压力传感器,压力传感器实现抗冲击主要有2中方法,一种是换应变式芯片,另一种方法是外接盘管,一般在液压系统中采用第一种方法,主要是因为安装方便。此外还有一个原因是压力传感器还要承受来自液压泵不间断的压力脉动。

    压力传感器是在安全控制系统注塑模具中常用到的传感器,主要针对的领域是空压机自身的安全管理系统。在安全控制领域有很多传感器应用。压力传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内,它能够测量出从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。

    电桥平衡时输出的电压为零,电阻变化时电桥变得不平衡,输出一定的电压。悬臂电桥、双悬臂电桥、全悬臂电桥分开,输出电压和电阻的变化量近似的直线变化。

     应变片为薄片,在上表面埋入由2条电阻线构成的电阻,同时在下表面也具有2个相同的电阻,在连接上形成桥式电路,在应变片上没有压力的情况下,压力作用时上方的电阻变大,下方的电阻变小,桥式不均匀。

     关于压力的测定,(1)绝对压力的测定(2)应变计压力的测定(3)差压力的测定。绝对压力是指对应绝对真空测量的压力。测量压力是指与地区的大气压相对应的压力。差压就是两个压力源的差压。

 压力传感器的接线方法。

     压力传感器的三线式是在2线式上加1线式,由于这线直接连接在电源的负极侧,比2线式更麻烦。

     四线式压力传感器必须是2个电源输入端子,另外一个是信号输出端子。四线式的不是4~20ma输出,而是电压输出,4~20ma的称为压力发射器,两线式的多。 有些压力传感器的信号输出未放大,全光栅尺输出为数十mv,但有些压力传感器内部有放大电路,全光栅尺输出为0~2 v。关于如何与显示器连接,可以看到仪表的范围有多大程度,如果有与输出信号对应的范围,则可以直接测量,否则附加信号调整电路。


     压力传感器在液压系统中主要进行力闭环控制。需要耐冲击性的压力传感器,实现耐冲击性主要有两种方法,一种是更换芯片,另一种是外部汇流板,一般在液压系统中采用第一种方法,但主要是安装容易。另外,由于压力传感器受到来自液压泵常时的压力脉动。


     压力传感器在安全控制系统中经常使用,主要以压缩机自身的安全管理系统为对象。在安全控制领域有很多传感器应用,压力传感器作为非常常常见的传感器,即使在安全控制系统中应用也不少见。


     压力传感器在注射模具中发挥重要作用。 压力传感器可设置在注射成型机的喷嘴、热流道方式、冷流道方式、模具型腔内,测量从注射成型机的喷嘴到型腔之间的塑料压力。



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