压力传感器的工作原理
压力阻式力传感器:电阻应变片是压阻式应变传感器的重要部件之一。应变电性金属电阻的工作原理是吸附于基体材料上的应变电阻与机械变形时的阻值变化,这一现象被称为电阻应变效应。
瓷质压力传感器:基于压阻效应,这种压力直接作用于陶瓷膜片的前面,使膜片产生微小变形,所述厚膜电阻印于背面,在惠斯通电桥的连结过程中,由于压敏电阻的压阻效应,电桥产生一个与压力成正比的电压信号,并与激励电压成正比。根据压力量程的不同,标准信号标定为2.0/3.0/3.3mV/V等,可与应变传感器兼容。
散射硅压敏传感器:扩散硅压力传感器的工作原理也是基于压阻效应,利用压阻效应原理,将被测介质的压力直接作用在感应器(不锈钢或陶瓷)上,使得薄膜产生与介质压力成比例的微位移,使传感器的电阻值发生变化,利用电子线路探测到这种变化,并转换出与此压力相应的标准测量信号。
压电传感器应用
主要使用的压电材料包括石英、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,在这种晶体中发现压电效应。在一定的温度范围内,压电性质一直存在,但在温度超过这个范围后,压电性质完全消失(这种高温是所谓的内部点)。由于电场变化小(即压电系数相对较低),石英逐渐被其他压电晶体所取代。酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数,但只能在室温和湿度相对较低的环境中使用。磷酸二氢胺是一种人造晶体,能承受高温和相当高的湿度,因此得到了广泛的应用。
传感器测量的压力是什么首先要考虑的是系统的压力。通常要求的压力传感器压力范围应为系统压力的1.5倍。由于许多系统,尤其是水压和过程控制,压力峰值或连续脉冲,建议使用这些额外的压力范围。这些尖峰可达到“大”压力的五倍甚至十倍,并可能导致传感器损坏。接近或超过传感器额定压力的连续高压脉冲也会缩短传感器寿命。
所有压力传感器均设计为能承受2亿次循环的压力而不会降低性能。选择传感器时需要在系统性能和传感器寿命之间达成折中解决方案。