随着自动化技术的进步,在工业设备中,除了液柱式压力计、弹性式压力表外,目前更多的是采用可将压力转换成电信号的压力传感器。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。
一、压力传感器的分类
压力传感器的种类很多,根据不同的分类标准可以分成不同种类。常见分类如下:
1.压阻式力传感器
电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应。
2.陶瓷压力传感器
陶瓷压力传感器基于压阻效应,压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥,由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压,也成正比的电压信号,标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/v ,等,可以和应变式传感器相兼容。
3.扩散硅压力传感器
扩散硅压力变送器是把带隔离的硅压阻式压力敏感元件封装于不锈钢壳体内制作而成。它能将感受到的液体或气体压力转换成标准的电信号对外输出。扩散硅压力传感器广泛应用于供/排水、热力、石油、化工、冶金等工业过程现场测量和控制。
4.蓝宝石压力传感器
利用应变电阻式工作原理,采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件,具有无与伦比的计量特性。因此,利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件,对温度变化不敏感,即使在高温条件下,也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强。
5.压电式压力传感器
它的敏感元件是用压电材料制作而成的。压电压力传感器就是当压电材料受到外力作用时表面形成电荷,电荷通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗之后,就会被转换为与受外力正比关系的电量输出。从中可以知道必须外力作用下,压电压力传感器才能工作,所以它也只能应用在动态测量中。
二、主要性能参数
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。
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