力传感器技术是现代科技发展的重要标志,发展迅速,与计算机技术和通信技术一起被称为信息技术的三大支柱,具有巨大的应用潜力,具有广阔的开发空间,发展前景也非常广阔。
传感器的种类也非常多,从1883年世界上力传感器被发明到现在,传感器的种类已经成千上万。在众多传感器中,压力传感器是工业实践中常用的传感器。
01。
压力传感器的介绍。
在信息社会,人们为了促进社会生产力的发展,需要用力传感器检测压力、流量等非电力信息。从气压计等简单的指示测量到航空宇宙等特殊条件和环境下的高可靠性、高精度压力监测控制,其重要部件的压力传感器起着决定性的作用。
压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成,是能够感受压力信号,能够依照一定的规律将压力信号转换成可用输出的电信号的器件或装置。
传统式的压力传感器以机械结构型的器件为主,以弹性元件的变形指示压力,但这种结构尺寸大,质量重,不可以提供电学输出,因此常应用于工业领域。随着半导体技术的发展,半导体压力传感器也应运而生,其特点是体积小、质量轻、精度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展,半导体传感器正在向微型发展,其功耗小,可靠性高。
随着科学技术的发展,压力传感器的要求不断变化,压力传感器也不断变化,现在世界各国压力传感器的研究领域非常广泛,几乎渗透到各行各业,其应用前景非常广泛。
02。的双曲馀弦值。
压力传感器的种类和原理。
压力传感器的种类很多,根据分类标准可以分为不同的种类。本文介绍常见的五种压力传感器
1.压阻式力传感器。
电阻应变片是电阻应变传感器的主要组成部分之一。阻力应变片的工作原理是吸附在基体材料上的阻力随机械变形而产生阻力值变化的现象,通称为阻力应变效果。
压阻压力传感器通常通过引线连接到惠斯登电桥。平时敏感芯没有增加压力,桥处于平衡状态(称为零位),传感器受压后芯片电阻变化,桥处于平衡状态。在桥上加入恒定电流和电压电源时,桥会输出与压力对应的电压信号,传感器的电阻变化会通过桥变成压力信号输出。电桥检测出电阻值的变化,放大后,通过电压电流的转换,转换为相应的电流信号,该电流信号通过非线性校正环路的补偿,产生了与输入电压线性对应的输出信号。
2、陶瓷压力传感器。
陶瓷压力传感器基于压力效果,压力直接作用于陶瓷薄膜的前表面,使薄膜产生微小的变形,厚薄膜电阻印刷在陶瓷薄膜的背面,连接到惠斯通桥,由于压力电阻的压力效果,使桥产生与压力成正比的高度线性、激励电压、成正比的电压信号,标准信号根据压力程度的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/v等
3.扩散硅压力传感器。
扩散硅压力变送器是将带隔离的硅压阻式压力敏感元件包装在不锈钢外壳中制作的。能够将感受到的液体或气体压力转换成标准的电信号对外输出。
扩散硅压力传感器的工作原理也基于压力效果,利用压力效果原理,测量介质的压力直接作用于传感器的薄膜上(不锈钢或陶瓷),使薄膜与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,利用电子线路检测这一变化广泛应用于供给/排水、热、石油、化工、冶金等工业过程的现场测量和控制。
4、蓝宝石压力传感器。
利用应变电阻式工作原理,采用硅蓝宝石作为半导体敏感元件,具有无与伦比的计量特性。因此,利用硅蓝宝石制造的半导体敏感部件对温度变化不敏感,即使在高温条件下也具有良好的工作特性,蓝宝石的抗辐射特性非常强,另外,硅蓝宝石半导体敏感部件没有p-n漂移。
5、压电式压力传感器。
其敏感元件由压电材料制成。压力效应是压力传感器的主要工作原理,压力效应是什么?压力效应分为正压力效应和逆压力效应。正压电效应表明,一些电介质在一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部发生极化现象,同时在其两个相对表面发生正负相反的电荷。外力去除后,恢复无电状态。逆压电效应说明,力的方向发生变化时,电荷的极性也发生变化。相反,在电气介质的极化方向上施加电气场时,这些电气介质也会变形,电气场被删除后,电气介质的变形会消失。
压力压力传感器在压力材料受到外力作用时,表面形成电荷,电荷通过电荷放大器、测量电路的放大、阻抗变化后,转换为与外力成正比关系的电力输出。由此可见,在必要的外力作用下,压电压力传感器不能工作,因此也只能应用于动态测量。