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      德國HYDAC賀德克壓力傳感器的工作原理及多種類型

HYDAC壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號,，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號的器件或裝置,。

HYDAC壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成,。按不同的測試壓力類型，HYDAC壓力傳感器可分為表壓傳感器,、差壓傳感器和絕壓傳感器,。

HYDAC壓力傳感器是工業(yè)實踐中常用的一種傳感器，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(jī)床、管道等眾多行業(yè),。

重載HYDAC壓力傳感器是傳感器中一種,，但是我們很少聽說這種HYDAC壓力傳感器，它通常被用于交通運(yùn)輸應(yīng)用中,，通過監(jiān)測氣動,、輕載液壓、制動壓力,、機(jī)油壓力,、傳動裝置、以及卡車/拖車的氣閘等關(guān)鍵系統(tǒng)的壓力,、液力,、流量及液位來維持重載設(shè)備的性能。

重載HYDAC壓力傳感器是一種具有外殼,、金屬壓力接口以及高電平信號輸出的壓力測量裝置,。許多傳感器配有圓形金屬或塑料外殼，外觀呈筒狀,，一端是壓力接口,，另一端是電纜或連接器。這類重載HYDAC壓力傳感器常用于溫度及電磁干擾環(huán)境,。工業(yè)及交通運(yùn)輸領(lǐng)域的客戶在控制系統(tǒng)中使用HYDAC壓力傳感器,，可實現(xiàn)對冷卻液或潤滑油等流體的壓力測量和監(jiān)控。同時，它還能夠及時檢測壓力尖峰反饋,，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)阻塞等問題,，從而即時找到解決方案。

重載HYDAC壓力傳感器一直在發(fā)展,，重載HYDAC壓力傳感器為了能夠用于更加復(fù)雜的控制系統(tǒng),，設(shè)計工程師必需提高傳感器精度同時需要降低成本便于實際應(yīng)用等要求。

多傳感器信息融合技術(shù)的基本原理就像人的大腦綜合處理信息的過程一樣,，將各種傳感器進(jìn)行多層次,、多空間的信息互補(bǔ)和優(yōu)化組合處理，最終產(chǎn)生對觀測環(huán)境的一致性解釋,。在這個過程中要充分地利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行合理支配與使用,，而信息融合的最終目標(biāo)則是基于各傳感器獲得的分離觀測信息，通過對信息多級別,、多方面組合導(dǎo)出更多有用信息,。這不僅是利用了多個傳感器相互協(xié)同操作的優(yōu)勢，而且也綜合處理了其它信息源的數(shù)據(jù)來提高整個傳感器系統(tǒng)的智能化,。

HYDAC壓力傳感器是使用最為廣泛的一種傳感器,。傳統(tǒng)的HYDAC壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力,，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大,、質(zhì)量重，不能提供電學(xué)輸出,。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,，半導(dǎo)體HYDAC壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小,、質(zhì)量輕,、準(zhǔn)確度高、溫度特性好,。特別是隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展,，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小,、可靠性高,。

擴(kuò)散硅壓力變送器

擴(kuò)散硅壓力變送器是把帶隔離的硅壓阻式壓力敏感元件封裝于不銹鋼殼體內(nèi)制作而成。它能將感受到的液體或氣體壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號對外輸出,，DATA-52系列擴(kuò)散硅壓力變送器廣泛應(yīng)用于供/排水,、熱力、石油,、化工,、冶金等工業(yè)過程現(xiàn)場測量和控制,。

半導(dǎo)體壓電阻型

半導(dǎo)體壓電阻抗擴(kuò)散HYDAC壓力傳感器是在薄片表面形成半導(dǎo)體變形壓力，通過外力（壓力）使薄片變形而產(chǎn)生壓電阻抗效果,，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號,。

靜電容量型

靜電容量型HYDAC壓力傳感器，是將玻璃的固定極和硅的可動極相對而形成電容,，將通過外力（壓力）使可動極變形所產(chǎn)生的靜電容量的變化轉(zhuǎn)換成電氣信號,。 （E8Y的動作原理便是靜電容量方式，其他機(jī)種采用半導(dǎo)體方式）,。

傳感器的接線一向是客戶采購過程咨詢得最多的問題之一,，很多客戶都不知道傳感器如何連線，其實各種傳感器的接線方式基本都是一樣的,，HYDAC壓力傳感器一般有兩線制,、三線制、四線制,，有的還有五線制的,。

HYDAC壓力傳感器兩線制比較簡單，一般客戶都知道怎么接線,，一根線連接電源正極,，另一個線也就是信號線經(jīng)過儀器連接到電源負(fù)極,，這種是的,，HYDAC壓力傳感器三線制是在兩線制基礎(chǔ)上加了一個線，這根線直接連接到電源的負(fù)極,，較兩線制麻煩一點(diǎn),。四線制HYDAC壓力傳感器肯定是兩個電源輸入端，另外兩個是信號輸出端,。四線制的多半是電壓輸出而不是4~20mA輸出,，4~20mA的叫壓力變送器，多數(shù)做成兩線制的,。HYDAC壓力傳感器的信號輸出有些是沒有經(jīng)過放大的,，滿量程輸出只有幾十毫伏，而有些HYDAC壓力傳感器在內(nèi)部有放大電路,，滿量程輸出為0~2V,。至于怎么接到顯示儀表，要看儀表的量程是多大,，如果有和輸出信號相適應(yīng)的檔位,，就可以直接測量，否則要加信號調(diào)整電路,。五線制HYDAC壓力傳感器與四線制相差不大,，市面上五線制的傳感器也比較少,。

螺紋類型

HYDAC壓力傳感器的螺紋有很多種，常見的有NPT,、PT,、G、M,，都是管螺紋,。

NPT 是 National (American) Pipe Thread 的縮寫，屬於美國HYDAC壓力傳感器標(biāo)準(zhǔn)的 60 度錐管螺紋,，用于北美地區(qū).國家標(biāo)準(zhǔn)可查閱 GB/T12716-1991

PT 是 Pipe Thread 的縮寫,，是 55 度密封圓錐管螺紋，屬惠氏HYDAC壓力傳感器螺紋家族,，多用於歐洲及英聯(lián)邦國家.常用於水及煤氣管行業(yè),，錐度規(guī)定為 1:16。國家標(biāo)準(zhǔn)可查閱 GB/T7306-2000

G 是 55 度非螺紋密封管螺紋,，屬惠氏HYDAC壓力傳感器螺紋家族.標(biāo)記為 G 代表圓柱螺紋,。國家標(biāo)準(zhǔn)可查閱 GB/T7307-2001

M 是公制普通螺紋，如M20*1.5表示直徑為20mm,，螺距為1.5,，如客戶無特殊要求，HYDAC壓力傳感器一般為M20*1.5螺紋,。

另外螺紋中的1/4,、1/2、1/8 標(biāo)記是指螺紋尺寸的直徑,，單位是英寸,。行內(nèi)人通常用分來稱呼螺紋尺寸，一寸等于8分,，1/4 寸就是2分,，如此類推。G 好像就是管螺紋的統(tǒng)稱(Guan),，55,、60度的劃分屬于功能性的，俗稱管圓,。螺紋由一圓柱面加工而成,。

ZG俗稱管錐，即螺紋由一圓錐面加工而成,，一般的水管壓力接頭都是這樣的,，老國標(biāo)標(biāo)注為Rc

公制螺紋用螺距來表示，美英制螺紋用每英寸內(nèi)的螺紋牙數(shù)來表示,，這是HYDAC壓力傳感器螺紋最大的區(qū)別,，公制螺紋是60度等邊牙型,，英制螺紋是等腰55度牙型，美制螺紋60度,。公制螺紋用公制單位,，美英制螺紋用英制單位。

管螺紋主要用來進(jìn)行壓力管道的連接,，其內(nèi)外螺紋的配合緊密,，HYDAC壓力傳感器管螺紋有直管與錐管兩種。公稱直徑是指所連接的壓力管道直徑,，顯然螺紋大徑比公稱直徑大,。 1/4，1/2,，1/8是英制螺紋的公稱直徑,，單位是英寸。

1,、壓阻式HYDAC壓力傳感器

電阻應(yīng)變片是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一,。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(jī)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),。

2,、陶瓷HYDAC壓力傳感器

陶瓷HYDAC壓力傳感器基于壓阻效應(yīng)，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,，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(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容,。

3,、擴(kuò)散硅HYDAC壓力傳感器：

擴(kuò)散硅HYDAC壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應(yīng)，利用壓阻效應(yīng)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,，利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(biāo)準(zhǔn)測量信號。

4,、藍(lán)寶石HYDAC壓力傳感器：

利用應(yīng)變電阻式工作原理,，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件,，具有的計量特性。因此,，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件,，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下,，也有著很好的工作特性;藍(lán)寶石的抗輻射特性強(qiáng);另外,，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無p-n漂移,。

5,、壓電式HYDAC壓力傳感器：

壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量,，因為經(jīng)過外力作用后的電荷,，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的,，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力,。

在選擇HYDAC壓力傳感器的時候我們要考慮他的綜合精度，而HYDAC壓力傳感器的精度受哪些方面的影響呢?其實造成傳感器誤差的因素有很多,，下面我們注意說四個無法避免的誤差,，這是傳感器的初始誤差。

首先的偏移量誤差：由于HYDAC壓力傳感器在整個壓力范圍內(nèi)垂直偏移保持恒定,，因此變換器擴(kuò)散和激光調(diào)節(jié)修正的變化將產(chǎn)生偏移量誤差,。

其次是靈敏度誤差：產(chǎn)生誤差大小與壓力成正比。如果設(shè)備的靈敏度高于典型值,，靈敏度誤差將是壓力的遞增函數(shù),。如果靈敏度低于典型值，那么靈敏度誤差將是壓力的遞減函數(shù),。該誤差的產(chǎn)生原因在于擴(kuò)散過程的變化,。

第三是線性誤差：這是一個對HYDAC壓力傳感器初始誤差影響較小的因素，該誤差的產(chǎn)生原因在于硅片的物理非線性,，但對于帶放大器的傳感器,，還應(yīng)包括放大器的非線性。線性誤差曲線可以是凹形曲線,，也可以是凸形曲線稱重傳感器,。

最后是滯后誤差：在大多數(shù)情形中，HYDAC壓力傳感器的滯后誤差*可以忽略不計,，因為硅片具有很高的機(jī)械剛度,。一般只需在壓力變化很大的情形中考慮滯后誤差。

HYDAC壓力傳感器的這個四個誤差是無法避免的,，我們只能選擇高精度的生產(chǎn)設(shè)備,，利用來降低這些誤差,，還可以在出廠的時候進(jìn)行一定的誤差校準(zhǔn)，盡最大的可能來降低誤差以滿足客戶的需要,。