《压力传感器》课件.ppt

1、第四章压力传感器、应变传感器电容式传感器电容式传感器压力传感器应用于汽车、南昌市大学技术学院、4.1压力的概念和单位、国际单位制定义压力单位：1N的力垂直于1m2面积均匀作用而形成的压力为帕斯卡、缩写波、符号Pa。纬度45的海面上0点的平均气压。南昌市大学技术学院，表4-1(继续)，标准重力加速度(980.655厘米/s2)下，0点1毫米高水银柱底部的压力。在标准重力加速度(980.655cm/s2)上，水流底部的压力为4:1mm高。1 bar=1a t1 kgf/cm2 1 bar=0.1 MPa=100 kpa，1kg的力垂直作用于1 cm2面积的压力。南昌市大学技术学院，L，L dL，2

2、r，2(r-dr)，电阻系数l:金属线材长度S:金属线材截面面积，1，电阻变形效果，金属线在外力下发生机械变形时，线材长度相对变更，用表示。=线材长度方向的变形或轴变形。横截面积的相对变化。南昌市大学技术学院，dr/r是钢丝半径的相对变化，即径向变形为R。S=R2，DS/S=2DR/R，R比例系数KS称为线材的变形侦测系数。物理意义：单位变形引起的电阻相对变化。KS包含两部分。上一部分为(1 2)，由于材质几何尺寸的变化，普通金属0.3导致(1 2) 1.6。后一部分是电阻率随变形而发生的(称为“压力电阻效应”)。对于金属材料，前一周，KS 1 2；对于半导体，KS值主要由电阻率的相对变化决定

3、。实验表明，在钢丝拉伸比限制范围内，电阻相对变化必须与轴方向成正比。通常KS在1.83.6范围内。南昌市大学科技学院，第二，压力电阻效应半导体晶体材料受到应力作用后，电阻率发生了很大变化，这种现象称为“压力电阻效应”。半导体材料，金属材料，电阻相对变化量，南昌市大学技术学院，e通常比(1 2)大几十倍或百倍，因此半导体材料电阻相对变化的主要原因是压阻效应，所以常识可能类似于中等压阻系数。e杨氏模量应力；应变。常识表明，压力电阻传感器的工作原理基于压力电阻效应。南昌市大学技术学院，2，3，4，在这些部分中选择的因此，必须根据使用条件和要求合理选择。、(1)敏感栅格孔由金属灯丝包围。电阻变异的电阻

4、值为60，120，200等多种规格，120牙齿使用最多。应变计长度大小与测量变形的准确度有关，应变计测量的变形大小是应变计长度和栅格宽度所在区域内的平均轴向响应变量。浇口长度、浇口宽度、南昌市大学技术学院、敏感浇口材料的要求：变形检测系数在大且测量的变形范围内保持恒定。电阻率高，稳定，易于制作小围栏长度的变异。电阻温度系数必须较小。抗氧化能力高，耐腐蚀性强；可以在工作温度范围内保持足够的抗拉强度。加工性能良好，可拉丝或轧制成箔。容易焊接，铅材料的热电势尺寸小。对变异的要求必须根据实际使用情况合理选择。(2)底座和盖子底座用于保持敏感浇口、指引线的几何形状和相对位置，盖子用于保护敏感浇口和指引线

5、的形状和相对位置以及敏感格栅。基准的总长度称为基准长度，其宽度称为基准宽度。南昌市大学技术学院，(3)引线是从应变板的敏感围栏出来的细金属线。引线材料的性能要求：电阻率低，电阻温度系数小，抗氧化性能好，焊接方便。(4)粘合剂用于将敏感网格固定在底座上，并将盖子贴在底座上。使用金属应变计时，必须使用粘合剂将应变计基准粘贴到零部件表面的特定方向和位置。这样，组件受力后的曲面变形将传递到应变计的基底和敏感浇口。常用粘合剂分为有机和无机物两个茄子主要类别。有机粘结剂用于低温、常温和中温。常用聚丙烯酸酯、酚醛树脂、有机硅裴秀智、聚酰亚胺等。无机胶粘剂用于高温，常用的是磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐等。南昌市大学

6、技术学院、4、温度误差和赔偿1、温度误差环境温度变化引起的电阻变化和诗篇变化引起的电阻变化几乎是同一个数量级，因此产生了很大的测量误差。变送器的温度误差，也称为热输出。环境温度变化引起的电阻变化的两个茄子主要因素：应变电阻线(敏感门)具有一定的温度系数。电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。南昌市大学技术学院，2，温度赔偿自身赔偿方法和电路赔偿方法1)自身赔偿单丝自补偿可变薄片双丝组合自补偿可变薄片2)桥梁电子电路补偿方法，南昌市大学技术学院，在变形测量中使用两个应变计，一个附着在测试部件的表面，图R1称为工作应变片。另一片与测试材料相同的校正块，图中的R2称为校正变异。工作中，校正块不承受变

7、形，仅随温度变形。R1t与R2t相同，因为R1和R2接入桥的相邻癌症。根据电桥理论，输出电压USC与温度无关。当工作应变计感觉到变形时，电桥会产生相应的输出电压。南昌市大学技术学院，根据被测试部件经受应变的情况，不添加单独的赔偿块，将补偿贴在被测试部件上，不仅可以起到温度赔偿的作用，还可以提高输出的灵敏度。图中所示的贴纸。如果梁弯曲，应变R1和R2的变形方向相反，向上拉，向下压，绝对值相同，符号相反，将它们连接到桥的相邻臂，可以改变输出电压。温度变化时，应变板R1和R2的电阻值变化的符号相同，大小等于，电桥没有产生输出，达到了赔偿目的。随着南昌市大学技术学院、热敏电阻补偿法、温度升高，应变的灵

8、敏度下降，热敏电阻Rt的电阻值降低，电桥的输入电压随温度升高而增加，从而提高电桥的输出电压。选择分流电阻R5的值可以很好地补偿应变计灵敏度对桥输出的影响。1，单臂DC桥，5，测量电路，R1 R，南昌市大学技术学院，2，差动桥：相邻桥臂，电阻1增加，1减少，南昌市大学技术学院，3，全桥：4癌症都是应变片差动变压器是气隙，南昌市大学技术学院，2 .结构形式、南昌市大学技术学院、4.3电容传感器、电容传感器的工作原理可以用平面电容器说明。平板电容器由两个金属极板，中间一层传记介质组成。忽略边缘效应时，电容器的传记容量分为电容传感器的三种茄子类型：可变极距、可变面积、可变介电常数。，1，工作原理，南昌

9、市大学技术学院，2，结构形式，1。变极型电容传感器2。变面积传感器，南昌市大学技术学院，3。在变介电常数型传感器电容器阳极板之间插入其他介质会改变电容器的容量，因此，由以下原理制成：南昌市大学技术学院，1桥电路，3，测量电路，南昌市大学技术学院，2，脉宽调制电路，原理，南昌市大学技术学院，顺压效果：部分电介质为。这种将机械能转换成电能的现象称为纯压效应，也称为压电效应。逆压电效应：在电介质极化的方向施加电场时，电介质在一定方向发生机械变形，内部发生机械应力，这种电能转换为机械能现象称为“逆压电效应”，又称传记拉伸效应。4.4压电传感器，1，定义，南昌市大学技术学院，演示石英晶体的压电效应，当力

10、的方向改变时，电荷的极性发生变化，输出电压的频率与动态力的频率相同。当动态力成为静态力时，由于表面漏电，电荷迅速泄漏消失。南昌市大学技术学院，南昌市大学技术学院，2，压电材料类型：压电郑秀晶，石英等；压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅等；压电半导体(例如硫化锌、溴化等)。压电材料特性要求：转换性能需要大的压电常数。机械性能。压电元件是一种力元件，希望机械强度高，刚度高，以获得宽线性范围和高固有振动频率。电气性能。为了减少外部分布电容影响，提高低频特性，我们希望高电阻率和大介电常数。环境适应性强。温度和湿度稳定性好。时间稳定性。压电性能不随时间变化。南昌市大学技术学院，5，压电传感器的特性，力传感器，

11、力，压力，加速度等双向主动传感器体积小，轻型结构简单，操作可靠，带宽稳定，南昌市大学技术学院，4.5压力传感器在汽车上的应用，(1)进气压力传感器(2) 低压开关(6)液压辅助制动系统的液压传感器(7)主动悬架系统的控制阀压力传感器(8)制动主南昌市大学技术学院，4.5.1汽车用压力传感器的种类和用途：检测空气过滤器是否堵塞，主要利用化油器规格车辆使用的压力车检测堵塞状态。 工作原理：发生压差时(AB)，在B钢负压的作用下，膜片推弹簧向下移动，笛子弹簧开关通过。4.5.1.1真空开关、南昌市大学技术学院、空气过滤器堵塞时，B连接器为负压，笛簧开关关闭，报警指示灯亮起。南昌市大学技术学院，4.5

12、.1.2检测堵塞的连接传感器，检测进气机构的声压，达到指定值后，传感器内的触点关闭，打开警告灯，发出空气过滤器堵塞的警告。南昌市大学技术学院，4.5.1.3液压开关，无压力操作中有触点闭合压力时触点断开。作用：用于检测发动机机油无油压，用于液压指示器的南昌市大学技术学院，4.5.1.4液压传感器，作用：具有液压助力装置的制动系统的液压压气机的压力检测，输出油泵的关闭或分离信号，可以检测油压异常警报。，南昌市大学技术学院，4.5.1.5绝对压力传感器，角色：主动悬架系统的液压控制，南昌市大学技术学院，4.5.1.6相对压力高压传感器，角色：汽车空调的制冷剂压力检测，南昌市大学技术学院，4 . 2

13、，在进气歧管上的安装位置，南昌市大学技术学院，半导体进气道4.5.1.8真空传感器工作原理：压力变化波纹管变形差动变压器铁芯移动差动变压器的输出端用于电压电脑基本喷射量、南昌市大学技术学院、4.5.1.9增压传感器、功能：检测涡轮增压器的增压压力，修改喷雾脉冲，控制增压压力。南昌市大学技术学院，4.5.1.10主缸压力传感器，作用：检测主缸的输出压力。原理：制动压力膜片变形应变应变计电阻变化，南昌市大学技术学院，4.5.1.11低压器用压力传感器，安装在液压元件上，用于检测液压元件的压力。南昌市大学技术学院、4.5.2半导体进气压力传感器、类型：绝对压力差应变压力类型、表面压缩类型内部压缩类型

14、、压缩表面测量电阻形成平面、压缩表面测量电阻平面形成相反、南昌市大学技术学院、4.5.2、工作原理(压力隔夜应力测量电(1)压力额定电压：传感器正常工作时的最佳电压过载电压：在不影响每个特性的范围内可添加的最大电压：(2)输出电压特性传感器输出电压：外部电压和压力时桥电路输出部的电压偏置电压：外部压力为0Pa时的输出电压(桥不平衡零电压)控制电压(指示传感器的灵敏度):传感器额定压力准确度和温度特性准确度：定义的域内输出电压的上限和下限确定的最大偏差温度特性：与硅和硅杯材料外观相关的南昌市大学技术学院，4.5.3半导体微差压力传感器，4.5.3.1半导体微差压力传感器的工作原理，安装：进气歧管的工作原理(压力电阻效应):压力膜片应力测量电阻电阻变化电桥输出端电压或电流(1)压力检测范围大(2)，耐压能力高(3)，差压工作，对卡曼旋涡以外因素引起的压力变化(相同成分)的灵敏度低。 (4)环境耐受性好。(5)半导体芯片的外壳和旋涡发生柱合并成一个，减少了体积。南昌市大学技术学院，