化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
德國賀德克壓力傳感器原理及其應(yīng)用
閱讀：1307 發(fā)布時間：2013-11-15HYDAC壓力傳感器是工業(yè)實踐中zui為常用的一種傳感器,，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,，涉及水利水電,、鐵路交通,、智能建筑,、生產(chǎn)自控、航空航天,、*,、石化、油井,、電力,、船舶、機床,、管道等眾多行業(yè),，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用
1、應(yīng)變片HYDAC壓力傳感器原理與應(yīng)用
力學傳感器的種類繁多,，如電阻應(yīng)變片HYDAC壓力傳感器,、半導(dǎo)體應(yīng)變片HYDAC壓力傳感器、壓阻式HYDAC壓力傳感器,、電感式HYDAC壓力傳感器,、電容式HYDAC壓力傳感器、諧振式HYDAC壓力傳感器及電容式加速度傳感器等,。但應(yīng)用的是壓阻式HYDAC壓力傳感器,，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器,。 在了解壓阻式力傳感器時,，我們首先認識一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件,。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一,。
電阻應(yīng)變片應(yīng)用zui多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種,。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學應(yīng)變基體上,，當基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變,，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變,，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小,，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋,，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機構(gòu),。
金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖1所示,，是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖,，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔,、絕緣保護片和引出線等部分組成,。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計者設(shè)計,，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小,，所需的驅(qū)動電流太大，同時應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高,，不同的環(huán)境中使用,，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯,，調(diào)零電路過于復(fù)雜,。而電阻太大，阻抗太高,，抗外界的電磁干擾能力較差,。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。
電阻應(yīng)變片的工作原理
金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng),。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω?cm2/m） S——導(dǎo)體的截面積（cm2） L——導(dǎo)體的長度（m） 我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當金屬絲受外力作用時,，其長度和截面積都會發(fā)生變化,，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)生改變,，假如金屬絲受外力作用而伸長時,，其長度增加，而截面積減少,，電阻值便會增大,。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加,，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓）,，即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情
2,、陶瓷HYDAC壓力傳感器原理及應(yīng)用
抗腐蝕的陶瓷HYDAC壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,，使膜片產(chǎn)生微小的形變,，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋）,，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng),，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性,、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據(jù)壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3mV/V等,，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容,。通過激光標定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性,，傳感器自帶溫度補償0～70℃,，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。
陶瓷是一種*的高彈性,、抗腐蝕,、抗磨損、抗沖擊和振動的材料,。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達-40～135℃,，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性,。電氣絕緣程度>2kV,，輸出信號強，長期穩(wěn)定性好,。高特性,，低價格的陶瓷傳感器將是HYDAC壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢,，在現(xiàn)貨也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅HYDAC壓力傳感器,。
3、擴散硅HYDAC壓力傳感器原理及應(yīng)用工作原理
被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷）,，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移,，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化,，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標準測量信號,。