压力传感器的应用与选型

压力传感器的应用与选型图1压力传感器惠斯通电桥压力传感器主要用于检测流体和固体的压力，将信号传递到远处。 它是工业实践中最常用的传感器，始终作为自动控制的前沿部件，广泛应用于石油化工、造纸、水处理、电力、船舶、机床和公共设备等行业。压力传感器分类压力传感器的类型非常多，目前比较常用的有压电电阻式压力传感器和压电电阻式压力传感器两种。压电电阻式压力传感器压电电阻式压力传感器的工作原理是在压迫变阻器之后产生电阻变化，通过用放大器进行放大并采用标准的压力标定，能够进行压力检测。 压阻式压力传感器的性能主要取决于压敏元件(压敏电阻)、放大电路、生产中的标定和老化过程。应变计在现有的压力传感器的封装技术中，压电电阻式的敏感芯体为小型、高灵敏度、稳定性，可以将变阻器以惠斯通电桥的形式与应变材料(通常为不锈钢)结合(如图1所示)，从而可以确保压电电阻式压力传感器的过载能力和耐冲击压力。此类传感器适于测量高范围的压力变化，特别是在1Mpa以上的情况下，适于测量线性好、精度高、与应变材料兼容的各种介质。陶瓷压电电阻结构上，该类型的传感器将压敏电阻以惠司通电桥的形式与陶瓷烧结(图2 )。 其过载能力略低于应变仪类，耐冲击压力低，灵敏度高，适于测量50Kpa以上的高范围，且耐腐蚀、温度范围广。抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体传递，压力直接作用于陶瓷薄膜的前表面，使薄膜产生微小的变形，厚膜电阻印刷在陶瓷薄膜的背面，与惠斯登电桥(电桥)连接，通过变阻器的压电电阻效应，使电桥受到压力图2陶瓷压电电阻式压力传感器的结构陶瓷是具有高弹性、耐腐蚀性、耐磨损性、耐冲击性和振动性的材料。 陶瓷的热稳定特性和厚膜电阻，其工作温度范围可提高到-40135，且具有测量的高精度、高稳定性。 电绝缘程度大于2kV，输出信号强，长期稳定性好。扩散硅与上述两种结构不同，扩散硅采用向硅晶片注入粒子形成惠司通电桥的变阻器。 被测定介质的压力直接作用于传感器的膜片(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成比例的微小位移，使传感器的电阻值变化，用电子电路检测该变化，变换与该压力对应的标准的测定信号并输出。 因此，扩散硅传感器的灵敏度和精度最高，适合测量1kpa到40Mpa的压力范围。 一般来说，扩散硅传感器分为带隔离膜和带非隔离膜两种，非隔离膜只能测量干净的气体。 隔离膜是柔性膜和刚性膜，适于测量各种介质。压电式压力传感器工作原理压电式传感器利用某种晶体的极化效果，即，如果晶体在一定方向上受到机械力而变形，则极化效果所产生的机械力被消除，在不再带电的状态下，即，在受到压力时，一些晶体有可能产生电气效果。图3扩散硅压力传感器的外观压电传感器主要使用的压电材料有水晶、酒石酸钾钠、磷酸二氢胺、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，其中水晶(二氧化硅)为天然结晶，磷酸二氢胺特殊应用压电压力传感器主要应用于压力和力量的测量，如飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击的测量(见图4 )，尤其在航空和航天领域具有其特殊地位。 压电传感器也可用于发动机内部燃烧压力的测量和真空度的测量。 也就是说，可以测量大的压力，也可以测量小的压力。压电式压力传感器也广泛应用于生物医学测量，例如心室导管式麦克风由压电传感器制作，测量动态压力非常普遍，因此压电压力传感器的应用非常广泛。压力传感器的选择步骤通常，压力传感器在使用中按照以下5个步骤进行。熟悉测量压力类型首先，系统检查测量压力的最大值。 一般而言，必须选择具有比最大值大1.5倍左右的压力范围的变送器。 特别是在水压测量和加工处理中，峰值和不规则的上下变动持续，该瞬间的峰值破坏压力传感器，若持续的高压力值或稍微超过压力传感器的标定最大值，则传感器的寿命缩短。 选择压力传感器时，请充分考虑压力范围、精度、稳定性。关于压力介质类型图4测量飞机机身振动的压电传感器粘性液体堵塞了压力接口，不会破坏溶剂和腐蚀性物质在传感器中与这些介质直接接触的材料。 这些因素决定是否选择直接的膜片和直接与介质接触的材料，例如在选择扩散硅压力传感器时是否需要注意膜片。掌握准确度决定压力传感器精度的有非线性、滞后性、非再现性、零偏移刻度、温度等，主要有非线性、滞后性和非再现性3种。决定温度范围通常，一个压力传感器确定两个温度范围：正常工作温度范围和温度补偿范围。 正常工作温度范围是指压力传感器在工作状态下不被破坏时的温度范围，超过温度补偿范围时，可能无法达到其应用的性能指标。 温度补偿范围是比工作温度范围小的典型的范围。清楚输出信号压力传感器有mV、v、mA以及频率输出和数字输出等多种类型，选择什么样的输出取决于包括压力传感器和系统控制器和显示器的距离在内的各种因素，是否存在“电噪声”和其他噪声信号。在许多压力传感器和