壓力傳感器的工作原理應(yīng)用及分類

      隨著科技的發(fā)展自動化技術(shù)的進步，在工業(yè)設(shè)備中我們常見的壓力傳感器除了液柱式壓力計、彈性式壓力表外，目前更多的是采用可將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的壓力變送器和傳感器。壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號輸出的傳感器。通常傳感器由兩部分組成，即分別是敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。其中敏感元件是指傳感器中能夠直接感受或響應(yīng)被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號部分。由于傳感器的輸出信號一般很微弱，需要將其調(diào)制與放大。集成技術(shù)的發(fā)展，促使人們又將這部分電路及電源等電路也一起裝在傳感器內(nèi)部。這樣，傳感器就可以輸出便于處理，傳輸?shù)目捎眯盘柫?。在技術(shù)相對落后的階段，所謂的傳感器是指上文中的敏感元件，而變送器就是上文中的轉(zhuǎn)換元件。壓力傳感器一般是指將變化的壓力信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)變化的電阻信號或電容信號的敏感元件，如：壓阻元件，壓容元件等。同時壓力傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器等。目前應(yīng)用較為廣泛的壓力傳感器有：陶瓷壓阻壓力傳感器、濺射薄膜壓力傳感器、電容壓力傳感器、耐高溫特性的藍寶石壓力傳感器。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們具體了解一下壓力傳感器的工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域。

      壓阻式力傳感器：電阻應(yīng)變片是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。

      陶瓷壓力傳感器：陶瓷壓力傳感器基于壓阻效應(yīng)，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)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(yīng)，使電橋產(chǎn)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(jù)壓力量程的不同標定為2.0／3.0／3.3mV／V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。

      擴散硅壓力傳感器：擴散硅壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應(yīng)，利用壓阻效應(yīng)原理，被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷)，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，利用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標準測量信號。

      電容式壓力傳感器：電容式壓力傳感器是一種利用電容作為敏感元件，將被測壓力轉(zhuǎn)換成電容值改變的壓力傳感器。這種壓力傳感器一般采用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜作為電容器的一個電極，當(dāng)薄膜感受壓力而變形時，薄膜與固定電極之間形成的電容量發(fā)生變化，通過測量電路即可輸出與電壓成一定關(guān)系的電信號。

      藍寶石壓力傳感器：利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅－藍寶石作為半導(dǎo)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(dǎo)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；另外，硅－藍寶石半導(dǎo)體敏感元件，無p－n漂移。

      壓力傳感器主要應(yīng)用于：增壓缸、增壓器、氣液增壓缸、氣液增壓器、壓力機，壓縮機，空調(diào)制冷設(shè)備等領(lǐng)域。

壓力傳感器在液壓系統(tǒng)中主要是來完成力的閉環(huán)控制

      壓力傳感器在液壓系統(tǒng)中主要是來完成力的閉環(huán)控制。當(dāng)控制閥芯突然移動時，在極短的時間內(nèi)會形成幾倍于系統(tǒng)工作壓力的尖峰壓力。在典型的行走機械和工業(yè)液壓中，如果設(shè)計時沒有考慮到這樣的極端工況，任何壓力傳感器很快就會被破壞。需要使用抗沖擊的壓力傳感器，壓力傳感器實現(xiàn)抗沖擊主要有2種方法，一種是換應(yīng)變式芯片，另一種方法是外接盤管，一般在液壓系統(tǒng)中采用第一種方法，主要是因為安裝方便。此外還有一個原因是壓力傳感器還要承受來自液壓泵不間斷的壓力脈動。

壓力傳感器在安全控制系統(tǒng)中經(jīng)常應(yīng)用

      壓力傳感器在安全控制系統(tǒng)中經(jīng)常應(yīng)用，主要針對的領(lǐng)域是空壓機自身的安全管理系統(tǒng)。在安全控制領(lǐng)域有很多傳感器應(yīng)用，壓力傳感器作為一種非常常見的傳感器，在安全控制系統(tǒng)中應(yīng)用也不足為奇。

      在安全控制領(lǐng)域應(yīng)用一般從性能方面來考慮，從價格上的考慮，還有從實際操作的安全性方便性來考慮，實際證明選擇壓力傳感器的效果非常好。壓力傳感器利用機械設(shè)備的加工技術(shù)將一些元件以及信號調(diào)節(jié)器等裝置安裝在一塊很小的芯片上面。所以體積小也是它的優(yōu)點之一，除此之外，價格便宜也是它的另一大優(yōu)點。在一定程度上它能夠提高系統(tǒng)測試的準確度。在安全控制系統(tǒng)中，通過在出氣口的管道設(shè)備中安裝壓力傳感器來在一定程度上控制壓縮機帶來的壓力，這算是一定的保護措施，也是非常有效的控制系統(tǒng)。當(dāng)壓縮機正常啟動后，如果壓力值未達到上限，那么控制器就會打開進氣口通過調(diào)整來使得設(shè)備達到最大功率。

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