一、压电式传感器有哪几种常用的测量转换电路
压电式压力传感器原理、特点及应用 ●压电式压力传感器的原理 ●压电式压力传感器的原理主要是压电效应,它主要的压电材料是:磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。
酒石酸钾钠具有很大的压电系数和压电灵敏度的,但是,它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。
磷酸二氢胺是一种人造晶体,它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用,所以,它的应用是非常广泛的。
随着技术的发展, 压电效应也已经在多晶体上得到应用了。例如:压电陶瓷,铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。 ●压电式压力传感器的特点 以压电效应为工作原理的传感器,是机电转换式和自发电式传感器。
它的敏感元件是用压电的材料制作而成的,而当压电材料受到外力作用的时候,它的表面会形成电荷,电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后,就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。
它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量,例如:加速度和压力。
它有很多优点:重量较轻、工作可靠、结构很简单、信噪比很高、灵敏度很高以及信频宽等等。
但是它也存在着某些缺点:有部分电压材料忌潮湿,因此需要采取一系列的防潮措施,而输出电流的响应又比较差,那就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点,让仪器更好地工作。 ●压电式压力传感器的应用 压电式压力传感器的应用领域很广泛:电声学、生物医学和工程力学等等。
它能够测量发动机里面的燃烧压力,也能够应用在军事方面。
它可以测量在膛中的枪炮子弹在击发的那一刻,膛压的改变量以及炮口所受到的冲击波压力。
它能够测量很小的压力,也能够测量大的压力。
由于它的使用寿命很长、重量较轻、体积较小、结构较简单,因此它所涉及的领域远远不止这些。
在对建筑物、桥、汽车和飞机等的冲击和震动的测量,也是非常广泛的。
特别是在宇航和航空的领域里,它的地位是很特殊的。
二、压力传感器的工作原理和接线?
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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
三、压电和压阻的区别?
1、工作原理不同
压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成。
压电式压力传感器大多是利用正压电效应制成的。
2、侧重点不同
压电式压力传感器当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
压阻式压力传感器采用单晶硅片为弹性元件,在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺,在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻,并将电阻接成桥路,单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时,单晶硅产生应变,使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化,再由桥式电路获相应的电压输出信号。
3、构造不同
压电式压力传感器基于压电效应的压力传感器。它的种类和型号繁多,按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。
压阻式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。