工業(yè)壓力傳感器

用途

　　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、軍工,、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。

實際應(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(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)。

　　醫(yī)學(xué)常用的壓力參數(shù)有：血壓,、顱內(nèi)壓,、眼內(nèi)壓、腸內(nèi)壓,、肺泡壓等,，其中zui常規(guī)的測量內(nèi)容是血壓（Blood Pressure ,BP）。醫(yī)學(xué)上測量的血壓有動脈壓,、靜脈壓和心內(nèi)壓（包括心室壓,、心房壓）等，每種壓力信號又包括：收縮壓,、舒張壓,、平均壓。

　　血管內(nèi)的血液在血管壁單位面積上垂直作用的力,，稱為血壓,。當(dāng)人的心臟收縮時，動脈內(nèi)的壓力zui高,，此時內(nèi)壁的壓力稱為收縮壓,，亦稱高壓；心室舒張時,，主動脈壓下降,，在心舒末期動脈血壓的zui低值稱為舒張壓,，也稱為低壓。血壓的測量,，就是采用某種方法檢測和記錄血壓的收縮壓,、舒張壓等數(shù)e 以及測量血壓的動態(tài)變化。血壓的數(shù)值一艙表示為壓力與大氣壓之差,。血壓測量的壓力范圍為 0 ～ 300mmHg,。皿壓測量的頻串范圍通常為 0 ～20Hz。在常規(guī)的臨床檢查中,，常常采用人工方式,，使用由氣袖、壓力計和聽診5B等部分組成肋脈K 計,，間接測量人體的收縮壓和舒張壓,。與此同時在心血管功能檢查、病人監(jiān)護(hù),、生理實驗,、以及體格檢查中，廣泛使用帶有各種血壓傳感器的電血壓計,，盡管這種儀器十分的準(zhǔn)確,，技術(shù)十分成熟，但是仍存在諸如攜帶不方便,，讀數(shù)困難,，患者基本不能自測等弊病。德國的赫曼腕式血壓計,，通過大規(guī)模集成電路,，通過往腕帶中充氣加壓，再通過傳感器使得壓力信號轉(zhuǎn)化成為電信號,，這樣不僅大大縮小了總體積,，還配上一個脈搏傳感器，就可以在測量血壓的同時完成測量心跳,，單位換算等諸多功能,，十分方便，為患者自行診斷提供了可能,。

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

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,，在中國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。