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          壓力傳感器可用于測量液體和氣體壓力

          時間:2023-01-15 點擊次數:

          壓力傳感器是工業實踐中最常用的傳感器,廣泛應用于水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產控制、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等行業,以下簡要介紹了一些常用的傳感器原理及其應用。

          1.壓力測量介紹。

          絕對壓力傳感器、差壓力傳感器、表壓力傳感器。

          壓力量測可分為三類:

          (1)測量絕對壓力。

          形態)表壓力的測量。

          (3)測量差壓。

          絕對壓力是指對應于絕對真空測量的壓力。

          表面壓力是指與區域大氣壓力相對應的壓力。

          壓差是指兩個壓力源之間的壓差。

          若壓力為絕對真空,則差壓等于絕對壓力;若壓力為區域大氣壓力,則差壓等于“表壓”。

          巴司卡(pascal)(簡寫pa)是壓力的測量單位,相當于牛頓/米2。在工業應用中,還有其他不同的壓力單位;如Bar、psi(磅/寸2)、大氣壓力、mmHg(水銀柱上升高度以mm表示)和cmH2o(水柱上升高度以cm表示)。

          各種壓力傳感器可用于測量液體和氣體壓力。所謂“傳感器”,是指從一個系統中吸收能量的能量轉換裝置,以不同的形式(如電氣)傳輸到另一個系統。因此,也有人稱之為“轉換器”,就像壓力測量可以分為三類,壓力轉換器也可以分為三類:

          (a)絕對壓力傳感器滿值的置包括測量環境絕對壓力或接收壓力源的參考真空。

          (b)差壓傳感器:測量兩個管接壓力源之間的壓差。

          (c)表壓力傳感器:也是差壓力轉換器,但其壓力源一是區域大氣壓力,二是管接壓力源。

          2.壓力位移轉換:

          電容氣囊、氧化鋁膜片、半導體膜片、單晶壓力傳感器等位移轉換介紹。

          轉換壓力位移。

          在壓力傳感器中,壓力P(t)通常用于將壓力P(t)轉換為機械移動X(t)。

          如果空氣囊中的空腔含有真空,則可以用來測量絕對壓力;顯然,待測壓力增加到組件的兩端。如果需要更大的彎曲變形,可以串聯使用更多的膜片組件。為了測量兩個可變壓力之間的差值,必須將其中一個壓力添加到空氣囊中。差異(bellow)和布爾弟(bourdontube)是轉換壓力成移動量的其他機器。近年來,隨著單晶壓力傳感器的發展,引進了轉換功能和壓力傳感器功能裝置,即:

          1.電容氣囊。

          電容氣囊:包括兩個陶瓷組件,用于支撐電容極片,并連接在一起形成一個空腔,產生真空。

          2.氧化鋁膜片(用于壓電轉換器)

          在壓電性材料中,氧化鋁膜片(用于壓電轉換器)支撐四個橋式連接的電阻。

          3.半導體膜片(壓阻式)

          半導體膜片:由硅單元(半導體轉換器)組成,其上采用擴散法形成電阻。

          單晶壓力傳感器。

          正如前面提到的,單晶傳感器是集壓力感器和轉換于單個組件上的壓力傳感器。壓力-移動量-電壓之間的轉換是以下方法之一:

          (a)電容式壓力傳感器:待測壓力使陶瓷膜彎曲,從而改變組件的電容,通過添加必要的電子電路,盡可能將變形與壓力變化相關。因此,電容量的變化是壓力的其他。(b)壓阻或“厚膜”壓力傳感器:該轉換器的動作原理是應用壓阻效應,當材料變形時,其電阻會發生變化。在氧化鋁(Al2O3)膜片上,采用厚膜技術將四個電阻連接成惠斯登電橋。當測量壓力導致膜變形時,電橋的差電壓輸出隨之變化。

          (c)半導體壓力傳感器:該裝置還以壓電效應和電橋電阻的形式獲得測量結果,并在硅支撐物上擴散產生膜片,包括電橋電阻的單元用靜電處理固定在支撐玻璃上。因此,它與外界形成機械隔離。當硅膜偏轉時,電橋的輸出會發生變化。(d)壓電壓力傳感器:該轉換器的動作原理是應用壓電效應,這是指當許料受到壓力(力或壓力)時產生電壓的性質。這些性質被用來測量高頻時的壓力和聲音位準(在這種應用中,最著名的是“晶體麥克風”)。

          3.比較壓力傳感器的規格和性能。

          ★需要用傳感器測量,因為有各種不同類型的壓力(絕對壓力、差壓力和表面壓力)。因此,了解其他會影響傳感器使用的外圍特性是非常重要的。因此,明確接觸傳感器的待測物體是液體或氣體,這一點非常重要。作為流體測量中使用的傳感器,當流體可能損壞傳感器時,其應用與普通傳感器不同。其它重要因素是測量范圍(以bar、psi、atm等單位表示)。也就是說,傳感器可以在能夠保持測量規格精度的要求下測量壓力范圍。測量范圍可以是單極性(壓力或真空)或雙極性。

          ★“過壓”(overpressure)或“試驗壓力”(profpressure)(傳感器可以接受而不損壞的最大壓力)在傳感器的選擇中非常重要。了解操作溫度范圍也很重要。待測液體或氣體物質的溫度不得超過傳感器的工作溫度范圍。

          與溫度相關的其他外圍因素是溫度誤差。也就是說,溫度可以在測量規格的一定精度范圍內變化。另一個因素是儲存。

          儲存溫度。振動、熱疲勞和溫度是影響轉換器選擇的其他因素。最重要的特點是線性、靈敏度、穩定性、重復性和遲滯性。

          線性度:轉換器指示值與最佳直線之間的偏移。這個參數通常以額滿值得的百分比表示。

          靈敏度:(或分辨率),可產生輸出信號值的最小輸入變化值。(mv/PSI)表示每單位輸入的輸出信號大小。

          穩定性:當轉換量(在固定溫度下)在輸入端保持固定值時,傳感器可以保持輸出信號的能力。一定給定范圍內的穩定性通常以額滿值得百分比表示。

          重復能力:當輸入端出現相同的待轉換量時,傳感器在不同時間內重新產生輸出信號。

          遲滯:相同的壓力分別向相反的方向添加到傳感器中,傳感器指示兩個讀數之間的最大差異。

          激勵電壓、F.S.O.和單位壓力的靈敏度是界面系統中更重要的因素。

          激勵電壓:用于向傳感器傳輸功率的電源電壓。

          ★F.S.O.:在相關壓力范圍的限制下,(滿刻度輸出)介于傳感器輸出電壓之間的差值。

          單位壓力的靈敏度:當壓力改變單位值時,輸出電壓的相對變化值。

          ★對于某些傳感器,滿刻度壓力的輸出電壓由供電電壓的函數確定,以mv/v為代表。傳感器指示的輸出值(mv),當滿刻度壓力加入傳感器,激勵電壓為單位值(伏特)時。


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