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压力传感器可用于测量液体和气体压力

时间:2023-01-15 点击次数:

压力传感器是工业实践中最常用的传感器,广泛应用于水利水电、铁路交通、智能建筑、生产控制、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等行业,以下简要介绍了一些常用的传感器原理及其应用。

1.压力测量介绍。

绝对压力传感器、差压力传感器、表压力传感器。

压力量测可分为三类:

(1)测量绝对压力。

形态)表压力的测量。

(3)测量差压。

绝对压力是指对应于绝对真空测量的压力。

表面压力是指与区域大气压力相对应的压力。

压差是指两个压力源之间的压差。

若压力为绝对真空,则差压等于绝对压力;若压力为区域大气压力,则差压等于“表压”。

巴司卡(pascal)(简写pa)是压力的测量单位,相当于牛顿/米2。在工业应用中,还有其他不同的压力单位;如Bar、psi(磅/寸2)、大气压力、mmHg(水银柱上升高度以mm表示)和cmH2o(水柱上升高度以cm表示)。

各种压力传感器可用于测量液体和气体压力。所谓“传感器”,是指从一个系统中吸收能量的能量转换装置,以不同的形式(如电气)传输到另一个系统。因此,也有人称之为“转换器”,就像压力测量可以分为三类,压力转换器也可以分为三类:

(a)绝对压力传感器满值的置包括测量环境绝对压力或接收压力源的参考真空。

(b)差压传感器:测量两个管接压力源之间的压差。

(c)表压力传感器:也是差压力转换器,但其压力源一是区域大气压力,二是管接压力源。

2.压力位移转换:

电容气囊、氧化铝膜片、半导体膜片、单晶压力传感器等位移转换介绍。

转换压力位移。

在压力传感器中,压力P(t)通常用于将压力P(t)转换为机械移动X(t)。

如果空气囊中的空腔含有真空,则可以用来测量绝对压力;显然,待测压力增加到组件的两端。如果需要更大的弯曲变形,可以串联使用更多的膜片组件。为了测量两个可变压力之间的差值,必须将其中一个压力添加到空气囊中。差异(bellow)和布尔弟(bourdontube)是转换压力成移动量的其他机器。近年来,随着单晶压力传感器的发展,引进了转换功能和压力传感器功能装置,即:

1.电容气囊。

电容气囊:包括两个陶瓷组件,用于支撑电容极片,并连接在一起形成一个空腔,产生真空。

2.氧化铝膜片(用于压电转换器)

在压电性材料中,氧化铝膜片(用于压电转换器)支撑四个桥式连接的电阻。

3.半导体膜片(压阻式)

半导体膜片:由硅单元(半导体转换器)组成,其上采用扩散法形成电阻。

单晶压力传感器。

正如前面提到的,单晶传感器是集压力感器和转换于单个组件上的压力传感器。压力-移动量-电压之间的转换是以下方法之一:

(a)电容式压力传感器:待测压力使陶瓷膜弯曲,从而改变组件的电容,通过添加必要的电子电路,尽可能将变形与压力变化相关。因此,电容量的变化是压力的其他。(b)压阻或“厚膜”压力传感器:该转换器的动作原理是应用压阻效应,当材料变形时,其电阻会发生变化。在氧化铝(Al2O3)膜片上,采用厚膜技术将四个电阻连接成惠斯登电桥。当测量压力导致膜变形时,电桥的差电压输出随之变化。

(c)半导体压力传感器:该装置还以压电效应和电桥电阻的形式获得测量结果,并在硅支撑物上扩散产生膜片,包括电桥电阻的单元用静电处理固定在支撑玻璃上。因此,它与外界形成机械隔离。当硅膜偏转时,电桥的输出会发生变化。(d)压电压力传感器:该转换器的动作原理是应用压电效应,这是指当许料受到压力(力或压力)时产生电压的性质。这些性质被用来测量高频时的压力和声音位准(在这种应用中,最著名的是“晶体麦克风”)。

3.比较压力传感器的规格和性能。

★需要用传感器测量,因为有各种不同类型的压力(绝对压力、差压力和表面压力)。因此,了解其他会影响传感器使用的外围特性是非常重要的。因此,明确接触传感器的待测物体是液体或气体,这一点非常重要。作为流体测量中使用的传感器,当流体可能损坏传感器时,其应用与普通传感器不同。其它重要因素是测量范围(以bar、psi、atm等单位表示)。也就是说,传感器可以在能够保持测量规格精度的要求下测量压力范围。测量范围可以是单极性(压力或真空)或双极性。

★“过压”(overpressure)或“试验压力”(profpressure)(传感器可以接受而不损坏的最大压力)在传感器的选择中非常重要。了解操作温度范围也很重要。待测液体或气体物质的温度不得超过传感器的工作温度范围。

与温度相关的其他外围因素是温度误差。也就是说,温度可以在测量规格的一定精度范围内变化。另一个因素是储存。

储存温度。振动、热疲劳和温度是影响转换器选择的其他因素。最重要的特点是线性、灵敏度、稳定性、重复性和迟滞性。

线性度:转换器指示值与最佳直线之间的偏移。这个参数通常以额满值得的百分比表示。

灵敏度:(或分辨率),可产生输出信号值的最小输入变化值。(mv/PSI)表示每单位输入的输出信号大小。

稳定性:当转换量(在固定温度下)在输入端保持固定值时,传感器可以保持输出信号的能力。一定给定范围内的稳定性通常以额满值得百分比表示。

重复能力:当输入端出现相同的待转换量时,传感器在不同时间内重新产生输出信号。

迟滞:相同的压力分别向相反的方向添加到传感器中,传感器指示两个读数之间的最大差异。

激励电压、F.S.O.和单位压力的灵敏度是界面系统中更重要的因素。

激励电压:用于向传感器传输功率的电源电压。

★F.S.O.:在相关压力范围的限制下,(满刻度输出)介于传感器输出电压之间的差值。

单位压力的灵敏度:当压力改变单位值时,输出电压的相对变化值。

★对于某些传感器,满刻度压力的输出电压由供电电压的函数确定,以mv/v为代表。传感器指示的输出值(mv),当满刻度压力加入传感器,激励电压为单位值(伏特)时。


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