压阻式压力传感器原理图(压阻式压力传感器工作原理图)

海潮机械 2023-01-31 08:31 编辑:admin 287阅读

1. 压阻式压力传感器工作原理图

电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。金属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

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

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:

扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应,利用压阻效应原理,被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷),使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻

发生变化,利用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测

信号。

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

件,具有无与伦比的计

特性。因此,利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感

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;另外,硅-蓝宝石半导体敏感

件,无p-n漂移。

5、压电式压力传感器:

压电效应是压电传感器的主要工作原理,压电传感器不能用于静态测

,因为经过外力作用后的电荷,只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的,所以这决定了压电传感器只能够测

动态的应力。

2. 压阻式压力传感器工作原理图讲解

压阻式传感器是利用晶体的压阻效应制成的传感器。当它受到压力作用时,应变元件的电阻发生变化,从而使输出电压发生变化。

一般压阻式传感器是在硅膜片上做成四个等值的电阻的应变元件,构成惠斯通电桥。当受到压力作用时,一对桥臂的电阻变大,而另一对桥臂电阻变小,电桥失去平衡,输出一个与压力成正比的电压。

由于硅压阻式压力传感器的灵敏系数比金属应变的灵敏系数大50~100倍,故硅压阻式压力传感器的满量程输出可达几十毫伏至二百多毫伏,有时不需要放大就可直接测量。

另外压阻式传感器还有易于微型化、测量范围宽、频率响应好(可测几千赫兹的脉动压力)和精度高等特点。

但在使用过程中,要注意硅压阻式压力传感器对温度很敏感,在具体的应用电路中要采用温度补偿。目前大多数硅压阻式传感器已将温度补充电路做在传感器中,从而使得这类传感器的温度系数小于土0.3%的量程。

3. 压阻式传感器的工作原理

压阻式压力传感器又称为固态压力传感器,它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力,而是直接通过硅膜片感受被测压力的。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔,另一面是与大气连通的低压腔。

  硅膜片一般设计成周边固支的圆形,直径与厚度比约为20~60。在圆形硅膜片N型定域扩散4条P杂质电阻条,并接成全桥,其中两条位于压应力区,另两条处于拉应力区,相对于膜片中心对称。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条,两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。

   压力传感器的种类繁多,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。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。这种传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内,引出电极引线。

  压阻式压力传感器主要由固定在硅杯上的硅杯膜片和外壳组成。硅膜片的上下有低压腔和高压腔,高压腔通入被测压力,低压腔与大气相通,检测表压力。也可以分別通入高、低压力,检测差压力。在被测压力或差压作用下,硅膜片产生应变,扩散电阻的阻值随应变而变化。传感器的外形结构因被测介质性质和测压环境而有所不同。由硅杯膜片构成的压力传感器又称为扩散硅压力传感器。

  已经出现的集成压阻式压力传感器(又称固态压力传感器),采用大规模集成电路技术,将扩散电阻、检测放大电路、温度补傥电路乃至电源变换电路和微处理器集成在同一块中晶硅膜片上,兼有信号检测、处理(放大、运算、补偿)、记忆功能,从而大大地提高了传感器的稳定性和测量准确度。

4. 压阻式压力传感器结构图

压阻式传感器是在圆形硅膜片上扩散出四个电阻,这四个电阻接成惠斯登电桥。假设四个扩散电阻的起始电阻都相等且为R,当有应力作用时,两个电阻的阻值增加,增加量为ΔR,两个电阻的阻值减小,减小量为ΔR;另外由于温度影响,使每个电阻都有ΔRT的变化量。若电桥的供桥电压为U,则它的输出电压为:

式中:πL-压阻系数;E-电阻半导体材料的弹性模量;S=πL·E-传感器的灵敏度。

5. 压阻式压力传感器工作原理图解

用ISO技术将半导体材料的敏感芯片封装在不锈钢波纹膜片的壳体中,在不锈钢波纹膜片和芯片之间充有硅油。

芯片引线穿过壳体引出并采用密封措施,防止硅油向外泄露或外面的压力介质渗入其中,这样芯片、硅油、壳体和引线组成压力传感器。

当传感器处在压力介质中时,介质压力作用于波纹膜片上使使其中的硅油受压,硅油将膜片的压力传递给半导体芯片。

芯片受压后使其电阻值发生变化,电阻信号通过引线引出。

不锈钢波纹膜片壳体受到压力并保护芯片,因而压阻式压力传感器能在有腐蚀性介质中感应压力信号。

6. 压阻式压力传感器结构示意图

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压电式压力传感器:

压电效应是压电传感器的主要工作原理,压电传感器不能用于静态测量,因为经过外力作用后的电荷,只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的,所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

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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。

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扩散硅压力传感器:

扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应,利用压阻效应原理,被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷),使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,利用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

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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;另外,硅-蓝宝石半导体敏感元件,无p-n漂移。

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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,金属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。

压力传感器的使用方法

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压力传感器使用过程中的要点、变送器在工艺管道上正确的安装位置与被测介质有关,掌握压力传感器的正确使用方法,才能获得最佳的测量果!

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防止变送器与腐蚀性或过热的介质接触;

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防止渣滓在导管内沉积;

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测量液体压力时,取压口应开在流程管道侧面,以避免沉淀积渣;

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测量气体压力时,取压口应开在流程管道顶端,并且变送器也应安装在流程管道上部,以便积累的液体容易注入流程管道中;

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导压管应安装在温度波动小的地方;

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测量蒸汽或其它高温介质时,需接加缓冲管(盘管)等冷凝器,不应使变送器的工作温度超过极限

7. 压阻式压力传感器的工作原理

压力传感器的内部有着进空气气管和真空管,进气管主要负责空气的进入,当空气进入到传感器的内部的时候,就会对真空管产生压力,而压力的大小会随着空气的进入量的不断增加而变大,而真空管的另一边安装有压敏式电阻,压敏式电阻是一种能够基于压力的大小而不断变更地电阻大小的变阻器。而电阻的大小变化能够对电路中的电流的大小产生影响,从而发出不同的电信号,对电路产生不同的控制效果。这就是空气压力传感器的工作原理。

  空气压力传感器的应用是什么?

  1.应用于液压系统

  压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。当控制阀芯突然移动时,在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。

  2.应用于安全控制系统

  压力传感器在安全控制系统中经常应用,主要针对的领域是空压机自身的安全管理系统。

  在安全控制领域有很多传感器应用,压力传感器作为一种非常常见的传感器,在安全控制系统中应用也不足为奇。 在安全控制领域应用一般从性能方面来考虑,从价格上的考虑,还有从实际操作的安全性方便性来考虑,实际证明选择压力传感器的效果非常好。

  压力传感器利用机械设备的加工技术将一些元件以及信号调节器等装置安装在一块很小的芯片上面。

  所以体积小也是它的优点之一,除此之外,价格便宜也是它的另一大优点。在一定程度上它能够提高系统测试的准确度。

  在安全控制系统中,通过在出气口的管道设备中安装压力传感器来在一定程度上控制压缩机带来的压力,这算是一定的保护措施,也是非常有效的控制系统。

  当压缩机正常启动后,如果压力值未达到上限,那么控制器就会打开进气口通过调整来使得设备达到最大功率。

  3.应用于注塑模具

  压力传感器在注塑模具中有着重要的作用。压力传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内,它能够测量出塑料在注模、充模、保压和冷却过程中从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。

  4.应用于监测矿山压力

  传感器技术作为矿山压力监控的关键性技术之一。一方面,我们应该正确应用已有的各种传感器来为采矿行业服务;

  另一方面,作为传感器厂家还要研制和开发新型压力传感器来适应更多的采矿行业应用。

  压力传感器有多种,而基于矿山压力监测的特殊环境,矿用压力传感器主要有:振弦式压力传感器、半导体压阻式压力传感器、金属应变片式压力传感器、差动变压器式压力传感器等。

8. 压阻式压力传感器工作原理图片

压阻式传感器是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后,电阻率发生变化,通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量的测量和控制。