隨著自動化技術的進步,在工業設備中,除了液柱式壓力計、彈性式壓力表外,目前更多的是采用可將壓力轉換成電信號的壓力傳感器。壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器,而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。
一、壓力傳感器的分類
壓力傳感器的種類很多,根據不同的分類標準可以分成不同種類。常見分類如下:
1.壓阻式力傳感器
電阻應變片是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象,俗稱為電阻應變效應。
2.陶瓷壓力傳感器
陶瓷壓力傳感器基于壓阻效應,壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產生微小的形變,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,也成正比的電壓信號,標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0/3.0/3.3mV/v ,等,可以和應變式傳感器相兼容。
3.擴散硅壓力傳感器
擴散硅壓力變送器是把帶隔離的硅壓阻式壓力敏感元件封裝于不銹鋼殼體內制作而成。它能將感受到的液體或氣體壓力轉換成標準的電信號對外輸出。擴散硅壓力傳感器廣泛應用于供/排水、熱力、石油、化工、冶金等工業過程現場測量和控制。
4.藍寶石壓力傳感器
利用應變電阻式工作原理,采用硅-藍寶石作為半導體敏感元件,具有無與倫比的計量特性。因此,利用硅-藍寶石制造的半導體敏感元件,對溫度變化不敏感,即使在高溫條件下,也有著很好的工作特性;藍寶石的抗輻射特性極強。
5.壓電式壓力傳感器
它的敏感元件是用壓電材料制作而成的。壓電壓力傳感器就是當壓電材料受到外力作用時表面形成電荷,電荷通過電荷放大器、測量電路的放大以及變換阻抗之后,就會被轉換為與受外力正比關系的電量輸出。從中可以知道必須外力作用下,壓電壓力傳感器才能工作,所以它也只能應用在動態測量中。
二、主要性能參數
1.額定壓力范圍。額定壓力范圍是滿足標準規定值的壓力范圍。也就是在最高和最低溫度之間,傳感器輸出符合規定工作特性的壓力范圍。在實際應用時傳感器所測壓力在該范圍之內。
2.最大壓力范圍。最大壓力范圍是指傳感器能長時間承受的最大壓力,且不引起輸出特性永久性改變。特別是半導體壓力傳感器,為提高線性和溫度特性,一般都大幅度減小額定壓力范圍。因此,即使在額定壓力以上連續使用也不會被損壞。一般最大壓力是額定壓力最高值的2-3倍。
3.損壞壓力。損壞壓力是指能夠加工在傳感器上且不使傳感器元件或傳感器外殼損壞的最大壓力。
4.線性度。線性度是指在工作壓力范圍內,傳感器輸出與壓力之間直線關系的最大偏離。
5.壓力遲滯。為在室溫下及工作壓力范圍內,從最小工作壓力和最大工作壓力趨近某一壓力時,傳感器輸出之差。
6.溫度范圍。壓力傳感器的溫度范圍分為補償溫度范圍和工作溫度范圍。補償溫度范圍是由于施加了溫度補償,精度進入額定范圍內的溫度范圍。工作溫度范圍是保證壓力傳感器能正常工作的溫度范圍。
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