壓力傳感器
壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中較為常用的一種傳感器,而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的,,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器,。
我們知道,晶體是各向異性的,,非晶體是各向同性的,。某些晶體介質(zhì),當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí),,就產(chǎn)生了極化效應(yīng),;當(dāng)機(jī)械力撤掉之后,又會(huì)重新回到不帶電
的狀態(tài),,也就是受到壓力的時(shí)候,,某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng),這就是所謂的極化效應(yīng),??茖W(xué)家就是根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了壓力傳感器。
壓力傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英,、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺,。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體,壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的,,在一定的溫度范圍之內(nèi),,壓電性質(zhì)一直存在,但溫度超過這個(gè)范圍之后,,壓電性質(zhì)*消失(這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”),。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微小(也就說壓電系數(shù)比較低),,所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代,。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù),但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用,。磷酸二氫胺屬于人造晶體,,能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度,所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,。
現(xiàn)在壓力效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上,,比如現(xiàn)在的壓電陶瓷,包括鈦酸鋇壓電陶瓷,、PZT,、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等,。
壓力效應(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(cè)量,因?yàn)榻?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(shí)才得到保存,。實(shí)際的情況不是這樣的,所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力,。
壓力變送器
壓力傳感器主要應(yīng)用在加速度,、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì),。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、體積小、重量輕,、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn),。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車,、船舶,、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位,。壓電式傳感器也可以用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量,。也可以用于軍事工業(yè),例如用它來測(cè)量在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力,。它既可以用來測(cè)量大的壓力,,也可以用來測(cè)量微小的壓力。
壓力式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中,,比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的,,因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍,,所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。
除了壓力傳感器之外,,還有利用壓阻效應(yīng)制造出來的壓阻傳感器,,利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等,這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料,,在不同的場(chǎng)合能夠發(fā)揮它們*的用途,。
這種壓力變送器主要利用液體或氣體在檢測(cè)器件上形成的壓力來檢測(cè)液體或者氣體的流量或壓強(qiáng)。把這種壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的0~10V或者4~20mA電信號(hào),。以便控制使用,。
壓力和電信號(hào)的轉(zhuǎn)化主要由各種壓力傳感器的核心部件完成。核心部件主要由壓力檢測(cè)體和放大電路組成,。
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