廣聯(lián)用五點(diǎn)來介紹美國MTS傳感器原理及應(yīng)用

　　傳感器在手機(jī)中的應(yīng)用：重力傳感器，在飛車,、天天跑酷等游戲中有著近乎的體現(xiàn);加速度傳感器,，例如手機(jī)的搖一搖功能就是對手機(jī)的加速度進(jìn)行感應(yīng);光線傳感器，例如手機(jī)的自動調(diào)光功能;距離傳感器,，例如接電話時手機(jī)離開耳朵屏幕變亮,，手機(jī)貼近耳朵屏幕變黑。手機(jī)中的傳感器數(shù)不勝數(shù),，很壓力傳感器是工業(yè)實(shí)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),，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用,。

　　1、應(yīng)變片壓力傳感器原理與應(yīng)用

　　力學(xué)傳感器的種類繁多,，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器,、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器,、電感式壓力傳感器,、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等,。但應(yīng)用廣泛的是壓阻式壓力傳感器,，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(rèn)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)用最多的是金屬電阻應(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(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)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(jìn)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(jī)構(gòu),。

　　金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　電阻應(yīng)變片由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔,、絕緣保護(hù)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(diǎn)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(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),。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(dāng)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(dāng)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)變情況,。

　　2、陶瓷壓力傳感器原理及應(yīng)用

　　抗腐蝕的陶瓷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(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容,。通過激光標(biāo)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(bǔ)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(dá)-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(qiáng),，長期穩(wěn)定性好,。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(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(kuò)散硅壓力傳感器。

　　3,、擴(kuò)散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用

　　廣聯(lián)用五點(diǎn)來介紹美國MTS傳感器工作原理

　　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(biāo)準(zhǔn)測量信號。

　　4,、藍(lán)寶石壓力傳感器原理與應(yīng)用

　　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,。

　　藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成,，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象;藍(lán)寶石比硅要堅固,，硬度更高,，不怕形變;藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性(1000 OC以內(nèi))，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;另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件,，無p-n漂移,，因此,，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復(fù)性,，確保了高成品率,。

　　用硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在的工作條件下正常工作,，并且可靠性高,、精度好、溫度誤差極小,、性價比高,。

　　表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片,，被焊接在鈦合金測量膜片上,。被測壓力傳送到接收膜片上(接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起)。在壓力的作用下,，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變,，該形變被硅-藍(lán)寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會發(fā)生變化,，變化的幅度與被測壓力成正比,。

　　mts傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號輸出(0-5,，4-20mA或0-5V),。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)寶石薄片,，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起,，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變,，從而達(dá)到壓力測量的目的,。

　　5、壓電壓力傳感器原理與應(yīng)用

　　壓電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，但溫度超過這個范圍之后,，壓電性質(zhì)*消失(這個高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”),。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微小(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)在壓電效應(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?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量動態(tài)的應(yīng)力,。

　　壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中,。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計,。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小,、重量輕,、使用壽命長等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī),、汽車,、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(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量發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于工業(yè),，例如用它來測量在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力,。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力.多功能都是利用傳感器來實(shí)現(xiàn)的,，在此小編就不一一列舉了,。

廣聯(lián)用五點(diǎn)來介紹美國MTS傳感器原理及應(yīng)用