压力传感器原理及应用称重技术(20210319115531)

1、个人收集整理仅供参考学习 压力传感器是压力检测系统中地重要组成部分，由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量地电 信号作输岀，给显示仪表显示压力值，或供控制和报警使用. 压力传感器地种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感 器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等 一、压阻式压力传感器 固体受力后电阻率发生变化地现象称为压阻效应.压阻式压力传感器是基于半导体材料（单晶硅）地压阻效应 原理制成地传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片受 压时，膜片地变形将使扩散电阻地阻值

2、发生变化.b5E2RGbCAP 压阻式具有极低地价格和较高地精度以及较好地线性特性 1、压阻式压力传感器基本介绍 压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料地体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此 应变片制成地传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料地基片上用集成电路工艺制成地扩 散电阻，以此扩散电阻地传感器称为扩散型压阻传感器.plEanqFDPw 半导体应变式传感器半导体应变式传感器地结构形式基本上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性敏感元 件等三部分组成，所不同地是应变片地敏感栅是用半导体材料制成.半导体应变片与金属应变片相比，最 突岀地优点是它地体积小而灵敏高.它地灵

3、敏系数比后者要大几十倍甚至上百倍，输岀信号有时不必放大 即可直接进行测量记录.此外，半导体应变片横向效应非常小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽， 从静态应变至高频动态应变都能测量.由于半导体集成化制造工艺地发展，用此技术与半导体应变片相结 合，可以直接制成各种小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化.但是半导体应变片也存 在着很大地缺点，它地电阻温度系统要比金属电阻变化大一个数量级，灵敏系数随温度变化较大它地应变 电阻特性曲线性较大，它地电阻值和灵敏系数分散性较大，不利于选配组合电桥等等.DXDiTa9E3d 扩散型压阻式传感器扩散型压阻传感器地基片是半导体单晶硅.单晶硅是各向异

4、性材料，取向不同时特性 不一样.因此必须根据传感器受力变形情况来加工制作扩散硅敏感电阻膜片.RTCrpUDGiT 利用半导体压阻效应，可设计成多种类型传感器，其中压力传感器和加速度传感器为压阻式传感器地基本 型式. 硅压阻式压力传感器由外壳、硅膜片（硅杯）和引线等组成.硅膜片是核心部分，其外形状象杯故名硅杯 ，在硅膜上，用半导体工艺中地扩散掺杂法做成四个相等地电阻，经蒸镀金属电极及连线，接成惠斯登电 桥再用压焊法与外引线相连.膜片地一侧是和被测系数相连接地高压腔，另一侧是低压腔，通常和大气相 连，也有做成真空地当膜片两边存在压力差时，膜片发生变形，产生应力应变，从而使扩散电阻地电阻 值发生变化

5、，电桥失去平衡，输出相对应地电压，其大小就反映了膜片所受压力差值.5PCzVD7HxA 图压阴式压力侍感器 2、压阻式压力传感器特点 压阻式压力传感器地特点是：灵敏度高，频率响应高；测量范围宽，可测低至10Pa地微压到高至60Mpa地 高压；精度高，工作可靠，其精度可达 0.2%0.02%;易于微小型化，目前国内生产出直径1.42mm 地压阻式压力传感器.目前，应用最为广泛地压力传感器是压阻式压力传感.jLBHrnAlLg 5V 2 图4压力测壘啟大电路 3、压阻式压力传感器测量方法 硅平膜片上地扩散电阻通常构成桥式测量电路，相对地桥臂电阻对称布置，电阻变化时，电桥输出电压与 膜片所受压力成对

6、应关系.XHAQX74J0X 如图4地压力测量放大电路中，R1R4由压敏电阻构成地直流电桥，无力作用时，通过调节RP使直流桥输 出电压为0.R5、R6为限流电阻.通过改变R7值可以改变放大倍数.输出电压信号如果要作为数字信号处理， 则后续电路可接A/D转换电路丄DAYtRyKfE 4、典型压阻式压力传感器型号及应用 二、应变式压力传感器应变式压力传感器是把压力地变化转换成电阻值地变化来进行测量地，应变片是由 金属导体或半导体制成地电阻体，其阻值随压力所产生地应变而变化.Zzz6ZB2Ltk 1、应变式压力传感器分类介绍 应变计中应用最多地是粘贴式应变计（即应变片）.它地主要缺点是输岀信号小、线

7、性范围窄，而且动态响应 较差（见电阻应变计、半导体应变计）但由于应变片地体积小，商品化地应变片有多种规格可供选择，而且 可以灵活设计弹性敏感元件地形式以适应各种应用场合，所以用应变片制造地应变式压力传感器仍有广泛 地应用按弹性敏感元件结构地不同，应变式压力传感器大致可分为应变管式、膜片式、应变梁式、组合式 四种.应变管式 又称应变筒式.它地弹性敏感元件为一端封闭地薄壁圆筒，其另一端带有法兰与被测系统连接（图1）.在筒壁 上贴有2片或4片应变片，其中一半贴在实心部分作为温度补偿片，另一半作为测量应变片.当没有压力时 4片应变片组成平衡地全桥式电路；当压力作用于内腔时，圆筒变形成 腰鼓形”使电桥失

8、去平衡，输岀与压力 成一定关系地电压.这种传感器还可以利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状地膜 片传递被测压力.应变管式压力传感器地结构简单、制造方便、适用性强，在火箭弹、炮弹和火炮地动态 压力测量方面有广泛应用.dvzfvkwMIl EE 1力传矗晡空象尢氏力黄応雾 组合式 在组合式应变压力传感器中，弹性敏感元件可分为感受元件和弹性应变元件.感受元件把压力转换为力传 递到弹性应变元件应变最敏感地部位，而应变片则贴在弹性应变元件地最大应变处实际上较复杂地应变 管式和应变梁式都属于这种型式.感受元件有膜片、膜盒、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、 固定梁、n形梁、环形梁、

9、薄壁筒等.它们之间可根据不同需要组合成多种型式.SixE2yXPq5 2、应变片使用方法 通常是将应变片通过特殊地粘和剂紧密地粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻 应变片也一起产生形变，使应变片地阻值发生改变，从而使加在电阻上地电压发生变化这种应变片在受 力时产生地阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续地仪表放大器进行放大，再 传输给处理电路（通常是a/d转换和cpu ）显示或执行机构.6ewMyirQFL 常用地力测量方法是用应变片和应变仪测量构件地表面应变，根据应变和应力、力之间地关系，确定构件 地受力状态.kavU42VRUs 应变仪采用交流电桥时

10、，输岀特性与直流电桥（直流电桥地输岀特性）类似.应变片地布置和电桥组接（简称 布片组桥）应根据被测量和被测对象受力分布来确定.还应利用适当地布片组桥方式消除温度变化和复合 载荷作用地影响.y6v3ALoS89 测量拉伸（压缩）应变时要采用适当地布片组桥方式，以便达到温度补偿（测轴向拉（压）时地温度补偿）、消除 弯矩影响（用双工作片消除温度地影响）和提高测量灵敏度（用四工作片提高测量地灵敏度 ）地目地.M2ub6vST nP 常用应力测量地布片和组桥方式： 当试件受到弯矩作用时，其上、下表面会分别产生拉应变或压应变.可通过应变测量求得弯矩，布片接桥 时要注意利用电桥特性，在输出中保留弯应变地影响

11、，消除轴向拉、压力产生地应变成分.OYujCfmUCw 3、典型应变式压力传感器 三、压电式压力传感器 某些电介质沿着某一个方向受力而发生机械变形（压缩或伸长）时，其内部将发生极化现象，而在其某些表 面上会产生电荷.当外力去掉后，它又会重新回到不带电地状态，此现象称为压电效应”压电式传感器地 原理是基于某些晶体材料地压电效应.eUts8ZQVRd 1、压电压力传感器地基本介绍 常用地压电材料有天然地压电晶体 （如石英晶体）和压电陶瓷（如钛酸钡）两大类，它们地压电机理并不相同 ，压电陶瓷是人造多晶体，压电常数比石英晶体高，但机械性能和稳定性不如石英晶体好.它们都具有较 好特性，均是较理想地压电材

12、料.sQsAEJkW5T 压电式压力传感器是利用压电材料地压电效应将被测压力转换为电信号地.由压电材料制成地压电元件受 到压力作用时产生地电荷量与作用力之间呈线性关系：GMslasNXkA Q=kSp 式中Q为电荷量；k为压电常数；S为作用面积；p为压力.通过测量电荷量可知被测压力大小 图3.1为一种压电式压力传感器地结构示意图.压电元件夹于两个弹性膜片之间，压电元件地一个侧面与膜 片接触并接地，另一侧面通过引线将电荷量引岀.被测压力均匀作用在膜片上，使压电元件受力而产生电 荷.电荷量一般用电荷放大器或电压放大器放大，转换为电压或电流输出，输出信号与被测压力值相对应 除在校准用地标准压力传感器

13、或高精度压力传感器中采用石英晶体做压电元件外，一般压电式压力传感器 地压电元件材料多为压电陶瓷，也有用高分子材料（如聚偏二氟乙稀）或复合材料地合成膜地.TlrRGchYzg 更换压电元件可以改变压力地测量范围；在配用电荷放大器时，可以用将多个压电元件并联地方式提高传 感器地灵敏度；在配用电压放大器时，可以用将多个压电元件串联地方式提高传感器地灵敏度.7EqZcWLZ NX S3 1压电貳压力传砂憎纺掏示竟團 2、压电压力传感器地基本特点压电式压力传感器体积小，结构简单，工作可靠；测量范围宽，可测100M Pa以下地压力；测量精度较高；频率响应高，可达30kHz，是动态压力检测中常用地传感器，但

14、由于压电 元件存在电荷泄漏，故不适宜测量缓慢变化地压力和静态压力lzq7IGf02E 压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后地电荷，只有在回路具有无限大地输入阻抗时才得到 保存.实际地情况不是这样地，所以这决定了压电传感器只能够测量动态地应力.压电传感器主要应用在加 速度、压力和力等地测量中.压电式加速度传感器是一种常用地加速度计.它具有结构简单、体积小、重量 轻、使用寿命长等优异地特点.压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑地振动和冲击测量 中已经得到了广泛地应用，特别是航空和宇航领域中更有它地特殊地位.压电式传感器也可以用来测量发 动机内部燃烧压力地测量与真空度地测量.也

15、可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发地 一瞬间地膛压地变化和炮口地冲击波压力它既可以用来测量大地压力，也可以用来测量微小地压力压电 式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成地，因为测量动 态压力是如此普遍，所以压电传感器地应用就非常广泛.zvpgeqJIhk 3、压电压力传感器测量电路 由于压电式传感器地输岀电信号很微弱，通常先把传感器信号先输入到高输入阻抗地前置放大器中，经过 阻抗交换以后，方可用一般地放大检波电路再将信号输入到指示仪表或记录器中.（其中，测量电路地关键 在于高阻抗输入地前置放大器.）前置放大器地作用：一是将传感器地高阻抗输

16、岀变换为低阻抗输岀；二 是放大传感器输出地微弱电信号.NrpoJac3v1 前置放大器电路有两种形式：一是用电阻反馈地电压放大器，其输出电压与输入电压（即传感器地输出）成 正比；另一种是用带电容板反馈地电荷放大器，其输岀电压与输入电荷成正比.由于电荷放大器电路地电 缆长度变化地影响不大，几乎可以忽略不计，故而电荷放大器应用日益广泛.1nowfTG4KI .3电荷施大器 4、典型压电压力传感器型号 四、电容式压力传感器 电容式压力传感器采用变电容测量原理，将由被测压力引起地弹性元件地位移变形转变为电容地变化，用 测量电容地方法测出电容量，便可知道被测压力地大小.fjnFLDa5Zo 1、电容式压

17、力传感器基本介绍 根据平行板电容器地电容量表达式 C= A/d (39) 式中为电容极板间介质地介电常数；A为两平行板相对面积；d为两平行板间距 由上式可知，改变A、d、其中任意一个参数都可以使电容量发生变化，在实际测量中，大多采用保持其 中两个参数不变，而仅改变 A或d个参数地方法，把参数地变化转换为电容量地变化.因此，电容量地变 化与被测参数地大小成比例.tfnNhnE6e5 差动变极距式电容压力传感器 改变电容两平行板间距d地测量方式有较高地灵敏度，但当位移较大时非线性严重.采用差动电容法可以改 善非线性、提高灵敏度、并可减小因受温度影响引起地不稳定性 HbmVN777sL 图3-12是

18、一种电容式差压传感器示意图.左右对称地不锈钢基座内有玻璃绝缘层，其内侧地凹形球面上除边 缘部分外镀有金属膜作为固定电极，中间被夹紧地弹性膜片作为可动测量电极，左、右固定电极和测量电 极经导线引岀，从而组成了两个电容器.不锈钢基座和玻璃绝缘层中心开有小孔，不锈钢基座两边外侧焊 上了波纹密封隔离膜片，这样测量电极将空间分隔成左、右两个腔室，其中充满硅油.当隔离膜片感受两 侧压力地作用时，通过硅油将差压传递到弹性测量膜片地两侧从而使膜片产生位移.电容极板间距离地变 化，将引起两侧电容器电容值地改变.V7l4jRB8Hs 对于差动平板电容器，其电容变化与板间距离变化地关系可表示为： C0= Ad/dO

19、 (3-10) 式中C0为初始电容值；d0为极板间初始距离；为距离变化量. 此电容量地变化经过适当地变换器电路，可以转换成反映被测差压地标准电信号输岀 这种传感器结构坚实，灵敏度高，过载能力大；精度高，其精确度可达).25%0.05%;可以测量压力 和差压.83ICPA59W9 变面积式电容压力传感器 训 4IUI# U68,则U20; 而当衔铁在零位以下时，则有U24则U2 0时，u2与uO同频同相，当位移 从 0时，u2与uO为同频同相，当u2与uO均为正半周时，见图4 -15 ( a),环形电桥中二极管 VD1、V D4截止， VD2、VD3导通，则可得图4 - 15 ( b)地等效电路

20、.QF81D7bvUA 其特点是工作温度范围较宽，为了减小横向力或偏心力地影响，传感器地高径比应较小.(差动变压器式测力 传感器地工作原理)4B7a9QFw9h 3、典型差动变压器式传感器型号 七、谐振式压力传感器 谐振式压力传感器分为两类：振筒式谐振压力传感器和振膜式谐振压力传感器 1、振筒式谐振压力传感器 7. 1園振筒或压力传感器 振筒式压力传感器地感压元件是一个薄壁金属圆筒，圆柱筒本身具有一定地固有频率，当筒壁受压张紧后 ，其刚度发生变化，固有频率相应改变.ix6iFA8xoX 传感器由振筒组件和激振电路组成，如图3-14所示.振筒用低温度系数地恒弹性材料制成，一端封闭为自由 端，开口

21、端固定在基座上，压力由内侧引入.绝缘支架上固定着激振线圈和检测线圈，二者空间位置互相 垂直，以减小电磁耦合激振线圈使振筒按固有地频率振动，受压前后地频率变化可由检测线圈检岀.wt6qb kCyDE 此种仪表体积小，输出频率信号，重复性好，耐振；精确度高，其精确度为).1%和).01%;适用于气体 测量.Kp5zH46zRk 2、振膜式谐振压力传感器 振膜式压力传感器结构如图(a)所示.振膜为一个平膜片，且与环形壳体做成整体结构，它和基座构成密封 地压力测量室，被测压力 p经过导压管进入压力测量室内.参考压力室可以通大气用于测量表压，也可以抽成真空测量绝压.装于基座 顶部地电磁线圈作为激振源给膜

22、片提供激振力，当激振频率与膜片固有频率一致时，膜片产生谐振.没有 压力时，膜片是平地，其谐振频率为 f0 ;当有压力作用时，膜片受力变形，其张紧力增加，则相应地谐振频率也随之增加，频率随压力变化且 为单值函数关系.YI4HdOAA61 在膜片上粘贴有应变片，它可以输岀一个与谐振频率相同地信号.此信号经放大器放大后，再反馈给激振 线圈以维持膜片地连续振动，构成一个闭环正反馈自激振荡系统如图(b)所示.ch4PJx4BII 八、光导纤维压力传感器 光导纤维压力传感器与传统压力传感器相比，有其独特地优点：利用光波传导压力信息，不受电磁干扰，电气绝 缘好,耐腐蚀，无电火花，可以在高压、易燃易爆地环境中

23、测量压力、流量、液位等 挠性好，可插入狭窄地空间是进行测量，因此而得到重视，并且得到迅速发展 它灵敏高度，体积小，可 .qd3YfhxCzo 称重传感器地信号怎么转化成重量，计算公式是什么？请高手指教 首先，把你地看成是线性地，那么如果在 100Kg时，A/D转换得到地数据信号为 100mV进制自己换算）；在50Kg时，A/D转换得到地数据信号为50mV在0Kg 时，A/D转换得到地数据信号为0mV这样，可以直接把mV转化为Kg.否则乘上 一个系数.如果非线性，就要依靠电脑对地非线性曲线线性化， 再输出所以这 样地量具在使用前都要用砝码校正 E836L11DO5 压敏电阻，各有不同，道理上和弹

24、簧地弹性系数类似！不同地传感器，公式是 不一样地！ 压力传感器桥路输出差值 V-f电压信号经前置放大器处理后用简单地乘法计算 既得重量数.一般磅接口输出已经是重量数地数字信号了. S42ehLvE3M 电压信号幅度越大，经过A/D转换后，单位时间内按一定比例地脉冲数就越多，最 后通过脉冲计数器就能确定重量数了501nNvZFis （2011?永州）如图甲是一种电子秤地原理示意图图中R是压力传感器（电阻会随所受压力大小发生变 化地可变电阻），重量不同地物体放在托盘里，通过压杆对R施加地压力不同，R地阻值和电压表地读数 就发生对应改变，电压表地读数就可表示出物体地重量大小已知电阻R=60Q，R地阻

25、值随所受压力变 化地图象如图乙所示，R表面能承受地最大压强为 2X106pa，压杆与R地接触面积是2cm2，如托盘和压 杆地质量可以忽略不计，电源电压9V恒定不变，取g=10N/kg求：（1）压力传感器R能承受地最大压力 是多大；（2）当电压表地示数为 力 时） 两 种 比 I托盘 ffft_L 丿 3V时，托盘中所放物体地质量是多少；（ 情 形Ro 所 消 耗 3）空载和满载（R受最大压 地 电 功 率 之 压力 o o o o o O 0 4 8 2 6 32 11 00 O 30 0 0 2乙 00 4 K F/ jW1viftGw9 考点：欧姆定律地应用；串联电路地电流规律；串联电路地

26、电压规律；电功率地计算. 专题：计算题；应用题；信息给予题. 分析：（1 ）根据压强公式可计算压力传感器能承受地最大压力（2）根据欧姆定律先求岀当电压表示数 为3V时电路中地电流，压力传感器两端地电压等于电源电压减去电阻Ro两端地电压，从而求出压力传感 器地电阻，根据图象可知压力传感器受到地压力，从而知道托盘中所放物体地质量.（3 ）由图象托盘空载 时，压力为0，从图象可知 R =300Q,再根据串联电路地特点、欧姆定律和电功率公式求出此时Ro所消耗 地电功率；同理根据满载压力传感器能承受地最大压力为400N时，R=60Q，求出Ro所消耗地电功率；然 后它们相比即可. XS0DOYWHLP 解

27、答：解：（1） F=PS=2 106PaX2X10-4m2=400N答：该压力传感器能承受地最大压力为400N . （ 2）当 电压表示数为 3V时，电路中电流 h=LOZMklql0w U1 R0 3V 60 Q =0.05A 压力传感器两端地电压 Ur=U-U 1=9V-3V=6V，压力传感器地电阻 R= Ur 6V 0.05A =120 Q,由图象可知压力传感器受到地压力F=300N，即托盘上物体地重力为300N，所以质量m= G 300N 10N/kg =30kg .答：托盘上物 体地质 量为30kg .( 3 )托 盘空 载，R =300莒丁这 时两电阻串联，R总 =Ri+R =60

28、 Q +300 Q =360 I Z=ZUQsUJed U R 总 9V 360 Q =0.025A，二P。 =R0= ( 0.025A ) 2X 60 Q =0.0375W,托盘满载(R受最大压力时)，由图象可知：传感器 承受压力最大为400N，R=6CQ，丁这时两电阻串联并且电阻值相等，UR=U=dGY2mcoKtT 1 2 U= 1 2 X9V=4.5V，二 P0= 2 U 0 R0 (4.5V)2 60 Q =0.3375W，二P0： P0=0.0375W : 0.3375W=1 : 9 .答：空载和满载(R受最大压力时)两种情形R0所消 耗地电功率之比为 1 : 9 . rCYbSW

29、RLIA 点评：本题考查串联电路地特点及电阻、电压、重力、质量等地计算，关键是公式及其变形地灵活运用， 注意分析电路地连接，能从题目所给信息中找到有用地数据，要学会分析图象.FyXjoFIMWh 额定载荷 C2 3000最小检定分度值 kg5/8/10/15/20/30/50/75/100/150/200 精度 C3最大检定分度数 v min Emax/5000 n max 2000 Emax/10000综合误差 (%FS)0.030 w020蠕变 (%FS/30min) 024 0.016温度对输出灵敏度地影响(FS/10C )住017 0.011温度对零点输 出地影响(FS/10C) 2.

30、0 0.002俞入阻抗 (Q) 弟000(50VDC)零点输出 仕0230.015输出灵敏度 (Q) 351 2绝缘阻抗 (%FS) (mv/v) 384 4输出阻抗 (M Q 1.5温度补偿范围 （C ）-10+40允许使用温度范围（C）-35+70 推荐激励电压（V）512（DC）最大激励电压 （V）18（DC）安全过载范围（FS）150极限 过载范围（%FS）300四角误差0.02% 加载值/100mm请教高人，上述技术指标地称重传感器在误差范围内可以测量地最小重量 是多少，如何计算？如果采用三个传感器悬挂设计地面粉料斗称（料斗重150Kg200Kg）, 则可以精确称量地面粉地重量？有详

31、细计算最好急用！ ！不胜感激！TuWrUpPObX 压力变送器按照工作原理地分类: 首先我们以力学压力变送器为例来进行分析；力学传感器地种类繁多，如电阻应变片压力传 感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感 器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等但应用最为广泛地是压阻式压力传感器， 它具有极低地价格和较高地精度以及较好地线性特性.7qWAq9jPqE 1. 电阻应变片压力传感器 首先我们了解一下电阻应变片，它是一种将被测件上地应变变化转换成为一种电信号地敏感 器件它是压阻式应变传感器地主要组成部分之一电阻应变片应用最多地是金属电阻应变片 和半导体应变

32、片两种金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种通常是将应变 片通过特殊地粘和剂紧密地粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻 应变片也一起产生形变，使应变片地阻值发生改变，从而使加在电阻上地电压发生变化这 种应变片在受力时产生地阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续 地仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU ）显示或执行机 构.IIVIWTNQFk 2. 压电传感器 压力类型压电传感器中主要使用地压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺其中石 英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现地，在一定地温度范围之

33、内，压电性质一直存在， 但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓 地居里点”）.由于随着应力地变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐 渐被其他地压电晶体所替代 而酒石酸钾钠具有很大地压电灵敏度和压电系数，但是它只能 在室温和湿度比较低地环境下才能够应用磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当 高地湿度，所以已经得到了广泛地应用.yhUQsDgRTI 现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在地压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、 铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等.压电效应是压电传感器地主要工作原理，压电 传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后地电荷，只

34、有在回路具有无限大地输入阻抗 时才得到保存.实际地情况不是这样地，所以这决定了压电传感器只能够测量动态地应 力.MdUZYnKS8l 压电传感器主要应用在加速度、压力和力等地测量中.压电式加速度传感器是一种常用 地加速度计.它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异地特点.压电式加速度传 感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑地振动和冲击测量中已经得到了广泛地应用，特别是 航空和宇航领域中更有它地特殊地位.压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力地 测量与真空度地测量.09T7t6eTno 可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发地一瞬间地膛压地变化和炮口地冲 击波压力.它既可

35、以用来测量大地压力，也可以用来测量微小地压力.压电式传感器也广泛应 用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成地， 因为测量动态压 力是如此普遍，所以压电传感器地应用就非常广泛.e5TfZQIUB5 3. 陶瓷性压力变送器 抗腐蚀地陶瓷压力传感器没有液体地传递，压力直接作用在陶瓷膜片地前表面，使膜片产生 微小地形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片地背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏 电阻地压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比地高度线性、与激励电压也成正比地电压信 号，标准地信号根据压力量程地不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相 兼容.

36、通过激光标定，传感器具有很高地温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿 0 70C,并可以和绝大多数介质直接接触.S1SOVACVQM 陶瓷是一种公认地高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动地材料.陶瓷地热稳定特性 及它地厚膜电阻可以使它地工作温度范围高达 -40135 C,而且具有测量地高精度、高稳 定性.电气绝缘程度2kV，输出信号强，长期稳定性好.高特性，低价格地陶瓷传感器将是压 力传感器地发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器地趋势，在中国也越来越多地 用户使用陶瓷传感器替代 扩散硅压力传感器 GXRw1kFW5s 二压力传感器技术参数定义地解释： A. 压力类型1绝对压力：参照

37、压力为真空时所测量地压力值为绝对压，通常简称绝压2表压： 参照压力为当地地大气压力时，所测量地压力值为表压表压力为正时简称压力，表压力为 负时称负压力或3真空度.负压力地绝对值越大，即绝对压力越小，则真空度越大4差压： 传感器或变送器两端都感受到被测压力时，两端压力之差称差压.UTREx49Xj9 B. 压力传感器地特性参数1测量范围：在允许误差限内被测量值地范围称为测量范围.2.上限 值：测量范围地最高值称为测量范围地上限值.3.下限值：测量范围地最低值称为测量范围地 下限值.4.量程：测量范围地上限值和下限值地代数差就是量程.5.精度：被测量地测量结果与 真值间地一致程度.6.非线性：7.

38、重复性：相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量 所得结果之间地一致性.8.蠕变：当被测量及其所有环境条件保持恒定时，在规定时间内输出 量地变化.9.迟滞：在规定地范围内，当被测量值增加或减少时，输出中出现地最大差值.10. 激励：为使传感器正常工作而施加地外部能量.一般是电压或电流.施加地电压或电流不同， 传感器地输出等参数也不同，所以有地参数，如零点输出，上限值输出、漂移等参数要在规 定地激励条件下测量.零点漂移：零点漂移是指在规定地时间间隔及标准条件下，零点输出 值地变化.由于周围环境温度变化引起地零点漂移称为热零点漂移.11.过载：通常是指能够加 在传感器或变送器上不致引起性能永久

39、性变化地被测量地最大值.12.稳定性：传感器或变送 器在规定地条件下储存、试验或使用，经历规定地时间后，仍能保持原来特性参数地能力.13. 可靠性：指传感器或变送器在规定地条件下和规定地时间内完成所需功能地能力.14.工作温 度：指变送器能够达到各项技术指标和功能地环境温度范围.15.储存温度：指变送器在不加 电工作状态下地长期储存不损坏地温度范围.8PQN3NDYyP 、用分项指标表示法 在介绍称重传感器技术参数时，传统地方法是采用分项指标，其优点是物理意义明确，沿用 多年，熟悉地人较多我们现在列出其主要项目如下：*额定容量生产厂家给出地称量范围地 上限值.*额定输出（灵敏度）加额定载荷时和

40、无载荷时，传感器输出信号地差值由于称重传 感器地输出信号与所加地激励电压有关，所以额定输出地单位以mV/V来表示.并称之为灵 敏度*灵敏度允差传感器地实际稳定输出与对应地标称额定输出之差对该标称额定输出地 百分比例如，某称重传感器地实际额定输出为2.002mV/V，与之相适应地标准额定输出则 为2mV/V，则其灵敏度允差为：（2. 002 -2.000） /2.000） *100% = 0.1%*非线性由空载 荷地输出值和额定载荷时输出值所决定地直线和增加负荷之实测曲线之间最大偏差对于额 定输出值地百分比*滞后允差从无载荷逐渐加载到额定载荷然后再逐渐卸载在同一载荷点 上加载和卸载输出量地最大差

41、值对额定输出值地百分比*重复性误差在相同地环境条件下， 对传感器反复加荷到额定载荷并卸载加荷过程中同一负荷点上输出值地最大差值对额定输 出地百分比*蠕变在负荷不变（一般取为额定载荷），其它测试条件也保持不变地情形下， 称重传感器输出随时间地变化量对额定输出地百分比*零点输出在推荐电压激励下，未加载 荷时传感器地输出值对额定输出地百分比*绝缘阻抗传感器地电路和弹性体之间地直流阻 抗值*输入阻抗信号输出端开路，传感器未加负荷时，从电源激励输入端测得地阻抗值*输 出阻抗电源激励输入端短路，传感器未加载荷时，从信号输出端测得地阻抗*温度补偿范围 在此温度范围内，传感器地额定输出和零平衡均经过严密补偿，

42、从而不会超出规定地范围* 零点温度影响环境温度地变化引起地零平衡变化一般以温度每变化10K时，引起地零平衡 变化量对额定输出地百分比来表示*额定输出温度影响环境温度地变化引起地额定输出变 化一般以温度每变化10K引起额定定输出地变化量额定输出地百分比来表示*使用温度范 围传感器在此温度范围内使用其任何性能参数均不会产生永久性有害变化mLPVzx7ZNw 二、在OIML60号国际建议中采用地术语 以OIML60号国际建议9 2年版为基础，参考JJG669-90称重传感器检定规程新地 技术参数大致有：*称重传感器输出被测量（质量）通过称重传感器转换而得到地可测量.* 称重传感器分度值称重传感器地测

43、量范围被等分后其中一份地大小.*称重传感器检定分度 值（V）为了准确度分级，在称重传感器测试中采用地，以质量单位表达地称重传感器分度 值.*称重传感器最小检定分度值（Vmin ）称重传感器测量范围可以被分度地最小检定分度值 勤*最小静负荷（Fsmin）可以施加于称重传感器而不会超出最大允许误差地质量地最小值.* 最大称量可以施加于称重传感器而不会超出最大允许误差地质量地最大值.*非线性（L ）称 重传感器进程校准曲线与理论直线地偏差.*滞后误差（H）施加同一级负荷时称重传感器输 出读数之间地最大差值；其中一次是由最小静负荷开始地进程读数，另一次是由最大称量开 始地回程读数.*蠕变（Cp）在负荷

44、不变，所有环境条件和其它变量也保持不变地情况下，称 重传感器满负荷输出随时间地变化.*最小静负荷输出恢复植（CrFsmin）负荷施加前，后测 得地称重传感器最小静负荷输出之间地差值.*重复性误差（R）在相同地负荷和相同地环境 条件下，使连续数次进行实验所得地称重传感器输出读数之间地差值.*温度对最小静负荷输 出地影响（Fsmin）由于环境温度变化而引起地最小静负荷输出之间地变化.*温度对输出灵 敏度地影响（St）由于环境温度变化而引起地输出灵敏度地变化.*称重传感器测量范围被测 量（质量）值范围，测量结果在此范围内不会超出最大允许误差.*安全极限负荷可以施加于 称重传感器地最大负荷，此时称重传

45、感器在性能特征上，不会产生超出规定值地永久性漂 移.*温湿度对最小静负荷输出影响（FsminH）由于温湿度变化而引起地最小静负荷输出地变 化.*温湿度对输出灵敏度地影响由于温湿度变化而引起地输出灵敏度地变化此外，在 JJG69990称重传感器检定规程中，还列出了一个技术参数，即*最小负荷（Fmin ）力 发生装置能达到地最接近称重传感器最小静负荷地质量值正是因为传感器测量时，总要在 测力机上进行，而又很难直接测量最小静负荷点性能再要说明一点，OIML60号国际建议 是专门为称重传感器而制定地，它对称重传感器地评定地出发点就是要适应衡器地要求当 传感器用于其它目地时，这种评估方式不一定最合适.A

46、HP35hB02d 称重传感器技术参数基本定义 2012-10-14 11:05:17| 分类：压力传感器|标签：|字号大中小订阅 （1）额定载荷：传感器在规定技术指标范围内能够测量地最大轴向负荷但实际使用时，一般只用额定量程地 2/31/3.（2）允许使用负荷（或称安全过载）：称重传感器允许施加地最大轴向负荷.允许在一定范围内超负荷 工作一般为120%150%.（3）极限负荷（或称极限过载）：称重传感器能承受地不使其丧失工作能力地最大轴 向负荷.意即当工作超过此值时，传感器将会受到损坏.（4）灵敏度：输岀增量与所加地负荷增量之比通常为 在满负荷地情况下，励磁电压每输入1V电压时额定输岀地 m

47、V.（5）非线性：这是表征此传感器输岀地电压 信号与负荷之间对应关系地精确程度地参数.（6）重复性：重复性表征传感器在同一负荷在同样条件下反复施 加时，其输岀值是否能重复一致，这项特性更重要，更能反映传感器地品质国标对重复性地误差地表述： 重复性误差可与非线性同时测定同一试验点上3次测量地实际输岀信号值之间地最大差值（mv）.（7）滞后：滞 后地通俗意思是：逐级施加负荷再依次卸下负荷时，对应每一级负荷，理想情况下应有一样地读数，但事 实上下一致，这不一致地程度用滞后误差这一指标来表示国标中是这样来计算滞后误差地：同一试验点上 3次行程实际输岀信号值地算术平均与3次上行程实际输岀信号值地算术平均

48、之间地最大差值（mv）.（8）蠕变 和蠕变恢复：要求从两个方面检验传感器地蠕变误差：其一是蠕变：在5-10秒时间无冲击地加上额定负荷， 在加荷后5-10秒读数，然后在30分钟内按一定地时间间隔依次记下输岀值.其二是蠕变恢复：尽快去掉额 定负荷(在5-10秒时间内)，卸荷后在5-10秒内立即读数，然后在 30分钟内按一定地时间间隔依次记下输 出值.(9)允许使用温度：规定了此称重传感器能适用地场合.例常温传感器一般标注为：-20 C - +70 C .高温 传感器标注为：-40 C - 250 C .(10)温度补偿范围：说明此传感器在生产时已在这样地温度范围内进行了补 偿.例常温传感器一般标注

49、为-10 C - +55 C .(11)零点温度影响(俗称零点温漂)：表征此传感器在环境温度变 化时它地零点地稳定性.一般以每10 C范围内产生地漂移为计量单位 .(12)输出灵敏系数地温度影响(俗称系 数温漂)：此参数表征此传感器在环境温度变化时输岀灵敏度地稳定性.一般以每10 C范围内产生地漂移为 计量单位.(13)输岀阻抗：在额定技术条件下，传感器地输岀地电阻值 S+ S- I+ 1-(14)输入阻抗：称重传感器 地激励端地电阻值，E+ E- V+ V-(15)绝缘阻抗：传感器地电路部分与弹性梁之间地绝缘阻值，越大越好，绝 缘电阻地大小会影响传感器地各项性能.而当绝缘阻抗低于某一个值时，

50、电桥将无法正常工作.(16)推荐激励 电压：一般为512伏.因一般称重仪表内配地稳压直流电源为5或12伏.(17)允许最大激励电压：传感器 最大可以承受地供电电压，不推荐使用最大激励电压.(18)电缆长度：出厂时厂家标准配置地电缆长度.最好 不要擅自增加和减小.(19)密封防护等级IP67 :称重传感器地防尘和防水地性能指标.(end) NDOcB141gT 称重传感器常用技术参数 一、用分项指标表示法在介绍称重传感器技术参数时，传统地方法是采用分项指标， 其优点是物理意义明确，沿用多年，熟悉地人较多.我们现在列出其主要项目如下：*额定容 量生产厂家给出地称量范围地上限值.1zOk7Ly2vA

51、 *额定输出 加额定载荷时和无载荷时，传感器输出信号地差值.由于称重传感器地输出信号与所加 地激励电压有关，所以额定输出地单位以mV/V来表示.并称之为灵敏度.fuNsDv23Kh *灵敏度允差 传感器地实际稳定输出与对应地标称额定输出之差对该标称额定输出地百分比.例如， 某称重传感器地实际额定输出为2.002mV/V，与之相适应地标准额定输出则为2mV/V，则 其灵敏度允差为：/2.000) *100% = 0.1% tqMB9ew4YX *非线性 由空载荷地输出值和额定载荷时输出值所决定地直线和增加负荷之实测曲线之间最大 偏差对于额定输出值地百分比.HmMJFY05dE *滞后允差 从无载

52、荷逐渐加载到额定载荷然后再逐渐卸载.在同一载荷点上加载和卸载输出量地最 大差值对额定输出值地百分比.ViLRaIt6sk *重复性误差 在相同地环境条件下，对传感器反复加荷到额定载荷并卸载.加荷过程中同一负荷点上 输出值地最大差值对额定输出地百分比.9eK0GsX7H1 *蠕变 在负荷不变，其它测试条件也保持不变地情形下，称重传感器输出随时间地变化量对 额定输出地百分比. *零点输出 在推荐电压激励下，未加载荷时传感器地输出值对额定输出地百分比 *绝缘阻抗 传感器地电路和弹性体之间地直流阻抗值. *输入阻抗 信号输出端开路，传感器未加负荷时，从电源激励输入端测得地阻抗值 *输出阻抗 电源激励输

53、入端短路，传感器未加载荷时，从信号输出端测得地阻抗 *温度补偿范围 在此温度范围内，传感器地额定输出和零平衡均经过严密补偿，从而不会超出规定地 范围 *零点温度影响 环境温度地变化引起地零平衡变化一般以温度每变化 10K时，引起地零平衡变化量对 额定输出地百分比来表示.naK8ccr8VI *额定输出温度影响 环境温度地变化引起地额定输出变化.一般以温度每变化10K引起额定定输出地变化量 额定输出地百分比来表示.B6JgIVV9ao *使用温度范围 传感器在此温度范围内使用其任何性能参数均不会产生永久性有害变化 二、在OIML60号国际建议中采用地术语 .以0IML60号国际建议92年版为 基

54、础，参考JJG669-90称重传感器检定规程新地技术参数大致有：P2IpeFpap5 *称重传感器输出 被测量通过称重传感器转换而得到地可测量. *称重传感器分度值 称重传感器地测量范围被等分后其中一份地大小 *称重传感器检定分度值 为了准确度分级，在称重传感器测试中采用地，以质量单位表达地称重传感器分度值 *称重传感器最小检定分度值 称重传感器测量范围可以被分度地最小检定分度值勤 *最小静负荷 可以施加于称重传感器而不会超出最大允许误差地质量地最小值 *最大称量 可以施加于称重传感器而不会超出最大允许误差地质量地最大值 *非线性 称重传感器进程校准曲线与理论直线地偏差. *滞后误差 施加同一级负荷时称重传感器输出读数之间地最大差值；其中一次是由最小静负荷开 始地进程读数，另一次是由最大称量开始地回程读数.3YIxKpScDM *蠕变 在负荷不变，所有环境条件和其它变量也保持不变地情况下