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1、压力传感感器的分分类及应应用原理理教程来源源：网络络作者者：未知知点击击：288更新新时间：20009-22-166 100:111:300 压力力传感器器是工业业实践中中最为常常用的一一种传感感器，其其广泛应应用于各各种工业业自控环环境，涉涉及水利利水电、铁铁路交通通、智能能建筑、生生产自控控、航空空航天、军军工、石石化、油油井、电电力、船船舶、机机床、管管道等众众多行业业，下面面就简单单介绍一一些常用用传感器器原理及及其应用用 1、应应变片压压力传感感器原理理与应用用 力学学传感器器的种类类繁多，如如电阻应应变片压压力传感感器、半半导体应应变片压压力传感感器、压压阻式压压力传感感器、电电感
2、式压压力传感感器、电电容式压压力传感感器、谐谐振式压压力传感感器及电电容式加加速度传传感器等等。但应应用最为为广泛的的是压阻阻式压力力传感器器，它具具有极低低的价格格和较高高的精度度以及较较好的线线性特性性。下面面我们主主要介绍绍这类传传感器。 在了了解压阻阻式力传传感器时时，我们们首先认认识一下下电阻应应变片这这种元件件。电阻阻应变片片是一种种将被测测件上的的应变变变化转换换成为一一种电信信号的敏敏感器件件。它是是压阻式式应变传传感器的的主要组组成部分分之一。电电阻应变变片应用用最多的的是金属属电阻应应变片和和半导体体应变片片两种。金金属电阻阻应变片片又有丝丝状应变变片和金金属箔状状应变片片
3、两种。通通常是将将应变片片通过特特殊的粘粘和剂紧紧密的粘粘合在产产生力学学应变基基体上，当当基体受受力发生生应力变变化时，电电阻应变变片也一一起产生生形变，使使应变片片的阻值值发生改改变，从从而使加加在电阻阻上的电电压发生生变化。这这种应变变片在受受力时产产生的阻阻值变化化通常较较小，一一般这种种应变片片都组成成应变电电桥，并并通过后后续的仪仪表放大大器进行行放大，再再传输给给处理电电路（通通常是AA/D转转换和CCPU）显显示或执执行机构构。 金属电阻阻应变片片的内部部结构 如图图1所示示，是电电阻应变变片的结结构示意意图，它它由基体体材料、金金属应变变丝或应应变箔、绝绝缘保护护片和引引出线
4、等等部分组组成。根根据不同同的用途途，电阻阻应变片片的阻值值可以由由设计者者设计，但但电阻的的取值范范围应注注意：阻阻值太小小，所需需的驱动动电流太太大，同同时应变变片的发发热致使使本身的的温度过过高，不不同的环环境中使使用，使使应变片片的阻值值变化太太大，输输出零点点漂移明明显，调调零电路路过于复复杂。而而电阻太太大，阻阻抗太高高，抗外外界的电电磁干扰扰能力较较差。一一般均为为几十欧欧至几十十千欧左左右。 电阻阻应变片片的工作作原理 金属属电阻应应变片的的工作原原理是吸吸附在基基体材料料上应变变电阻随随机械形形变而产产生阻值值变化的的现象，俗俗称为电电阻应变变效应。金金属导体体的电阻阻值可用
5、用下式表表示： 式中：金金属导体体的电阻阻率（cmm2/mm） SS导导体的截截面积（ccm2） L导体的的长度（mm） 我们们以金属属丝应变变电阻为为例，当当金属丝丝受外力力作用时时，其长长度和截截面积都都会发生生变化，从从上式中中可很容容易看出出，其电电阻值即即会发生生改变，假假如金属属丝受外外力作用用而伸长长时，其其长度增增加，而而截面积积减少，电电阻值便便会增大大。当金金属丝受受外力作作用而压压缩时，长长度减小小而截面面增加，电电阻值则则会减小小。只要要测出加加在电阻阻的变化化（通常常是测量量电阻两两端的电电压），即即可获得得应变金金属丝的的应变情情 2、陶陶瓷压力力传感器器原理及及应
6、用 抗腐腐蚀的陶陶瓷压力力传感器器没有液液体的传传递，压压力直接接作用在在陶瓷膜膜片的前前表面，使使膜片产产生微小小的形变变，厚膜膜电阻印印刷在陶陶瓷膜片片的背面面，连接接成一个个惠斯通通电桥(闭桥)，由于于压敏电电阻的压压阻效应应，使电电桥产生生一个与与压力成成正比的的高度线线性、与与激励电电压也成成正比的的电压信信号，标标准的信信号根据据压力量量程的不不同标定定为2.0 / 3.0 / 3.3 mmV/VV等，可可以和应应变式传传感器相相兼容。通通过激光光标定，传传感器具具有很高高的温度度稳定性性和时间间稳定性性，传感感器自带带温度补补偿070，并可可以和绝绝大多数数介质直直接接触触。 陶
7、瓷瓷是一种种公认的的高弹性性、抗腐腐蚀、抗抗磨损、抗抗冲击和和振动的的材料。陶陶瓷的热热稳定特特性及它它的厚膜膜电阻可可以使它它的工作作温度范范围高达达-4001335，而且且具有测测量的高高精度、高高稳定性性。电气气绝缘程程度22kV，输输出信号号强，长长期稳定定性好。高高特性，低低价格的的陶瓷传传感器将将是压力力传感器器的发展展方向，在在欧美国国家有全全面替代代其它类类型传感感器的趋趋势，在在中国也也越来越越多的用用户使用用陶瓷传传感器替替代扩散散硅压力力传感器器。 3、扩扩散硅压压力传感感器原理理及应用用 工作作原理 被被测介质质的压力力直接作作用于传传感器的的膜片上上（不锈锈钢或陶陶瓷
8、），使使膜片产产生与介介质压力力成正比比的微位位移，使使传感器器的电阻阻值发生生变化，和和用电子子线路检检测这一一变化，并并转换输输出一个个对应于于这一压压力的标标准测量量信号。 4、蓝蓝宝石压压力传感感器原理理与应用用 利用用应变电电阻式工工作原理理，采用用硅-蓝蓝宝石作作为半导导体敏感感元件，具具有无与与伦比的的计量特特性。 蓝宝宝石系由由单晶体体绝缘体体元素组组成，不不会发生生滞后、疲疲劳和蠕蠕变现象象；蓝宝宝石比硅硅要坚固固，硬度度更高，不不怕形变变；蓝宝宝石有着着非常好好的弹性性和绝缘缘特性（110000 OCC以内），因因此，利利用硅-蓝宝石石制造的的半导体体敏感元元件，对对温度变
9、变化不敏敏感，即即使在高高温条件件下，也也有着很很好的工工作特性性；蓝宝宝石的抗抗辐射特特性极强强；另外外，硅-蓝宝石石半导体体敏感元元件，无无p-nn漂移，因因此，从从根本上上简化了了制造工工艺，提提高了重重复性，确确保了高高成品率率。 用硅硅-蓝宝宝石半导导体敏感感元件制制造的压压力传感感器和变变送器，可可在最恶恶劣的工工作条件件下正常常工作，并并且可靠靠性高、精精度好、温温度误差差极小、性性价比高高。 表压压压力传传感器和和变送器器由双膜膜片构成成：钛合合金测量量膜片和和钛合金金接收膜膜片。印印刷有异异质外延延性应变变灵敏电电桥电路路的蓝宝宝石薄片片，被焊焊接在钛钛合金测测量膜片片上。被
10、被测压力力传送到到接收膜膜片上（接接收膜片片与测量量膜片之之间用拉拉杆坚固固的连接接在一起起）。在在压力的的作用下下，钛合合金接收收膜片产产生形变变，该形形变被硅硅-蓝宝宝石敏感感元件感感知后，其其电桥输输出会发发生变化化，变化化的幅度度与被测测压力成成正比。 传感感器的电电路能够够保证应应变电桥桥电路的的供电，并并将应变变电桥的的失衡信信号转换换为统一一的电信信号输出出（0-5，44-200mA或或0-55V）。在在绝压压压力传感感器和变变送器中中，蓝宝宝石薄片片，与陶陶瓷基极极玻璃焊焊料连接接在一起起，起到到了弹性性元件的的作用，将将被测压压力转换换为应变变片形变变，从而而达到压压力测量量
11、的目的的。 5、压压电压力力传感器器原理与与应用压电电传感器器中主要要使用的的压电材材料包括括有石英英、酒石石酸钾钠钠和磷酸酸二氢胺胺。其中中石英（二二氧化硅硅）是一一种天然然晶体，压压电效应应就是在在这种晶晶体中发发现的，在在一定的的温度范范围之内内，压电电性质一一直存在在，但温温度超过过这个范范围之后后，压电电性质完完全消失失（这个个高温就就是所谓谓的“居居里点”）。由由于随着着应力的的变化电电场变化化微小（也也就说压压电系数数比较低低），所所以石英英逐渐被被其他的的压电晶晶体所替替代。而而酒石酸酸钾钠具具有很大大的压电电灵敏度度和压电电系数，但但是它只只能在室室温和湿湿度比较较低的环环境
12、下才才能够应应用。磷磷酸二氢氢胺属于于人造晶晶体，能能够承受受高温和和相当高高的湿度度，所以以已经得得到了广广泛的应应用。 现现在压电电效应也也应用在在多晶体体上，比比如现在在的压电电陶瓷，包包括钛酸酸钡压电电陶瓷、PPZT、铌铌酸盐系系压电陶陶瓷、铌铌镁酸铅铅压电陶陶瓷等等等。 压电电效应是是压电传传感器的的主要工工作原理理，压电电传感器器不能用用于静态态测量，因因为经过过外力作作用后的的电荷，只只有在回回路具有有无限大大的输入入阻抗时时才得到到保存。实实际的情情况不是是这样的的，所以以这决定定了压电电传感器器只能够够测量动动态的应应力。 压压电传感感器主要要应用在在加速度度、压力力和力等等
13、的测量量中。压压电式加加速度传传感器是是一种常常用的加加速度计计。它具具有结构构简单、体体积小、重重量轻、使使用寿命命长等优优异的特特点。压压电式加加速度传传感器在在飞机、汽汽车、船船舶、桥桥梁和建建筑的振振动和冲冲击测量量中已经经得到了了广泛的的应用，特特别是航航空和宇宇航领域域中更有有它的特特殊地位位。压电电式传感感器也可可以用来来测量发发动机内内部燃烧烧压力的的测量与与真空度度的测量量。也可可以用于于军事工工业，例例如用它它来测量量枪炮子子弹在膛膛中击发发的一瞬瞬间的膛膛压的变变化和炮炮口的冲冲击波压压力。它它既可以以用来测测量大的的压力，也也可以用用来测量量微小的的压力。 压电电式传感
14、感器也广广泛应用用在生物物医学测测量中，比比如说心心室导管管式微音音器就是是由压电电传感器器制成的的，因为为测量动动态压力力是如此此普遍，所所以压电电传感器器的应用用就非常常广泛。传感器前景看好 新兴应用众多领域教程来源：工控作者：未知点击：141更新时间：2009-1-7 8:04:42 在科学发展观的指导下以及我国走新型工业化迫切要求下，工业信息化、自动化前进的步伐进一步加快。新兴控制技术和传感器技术更是为我国工业的改革、转型增添了一对腾飞的翅膀。在微处理器和传感器变得越来越便宜的今天，全自动或半自动（通过人工指令进行高层次操作，自动处理低层次操作）系统可以包含更多智能性功能，能从其环境中
15、获得并处理更多不同的参数。尤其是MEMS（微型机电系统）技术，它使数字传感器的体积非常微小并且能耗与成本也很低。以纳米碳管或其它纳米材料制成的纳米传感器同样具有巨大的潜力。市场分析机构NanoMarketsLC估计在2008年，纳米传感器在全球的市场将达到二百八十万美金，到2012年会增至一千七百二十万美金。“灵敏传感器”（smartsensor）或“数字传感器”（digitalsensor）指的是高级传感器，它包括调节和处理信号的电路及一个网络通讯的界面。它们通常以模块（modules）形式制成，包含一个传感器、DSP（数字信号处理器）、一个DSC（数字信号控制器）或一个ASIC（特定用途集
16、成电路）；另外也有以系统封装（SysteminPackage）或系统芯片（SystemonChip）的方式制成。在微处理器和传感器变得越来越便宜的今天，全自动或半自动（通过人工指令进行高层次操作，自动处理低层次操作）系统可以包含更多智能性功能，能从其环境中获得并处理更多不同的参数。尤其是MEMS（微型机电系统）技术，它使数字传感器的体积非常微小并且能耗与成本也很低。以纳米碳管或其它纳米材料制成的纳米传感器同样具有巨大的潜力。市场分析机构NanoMarketsLC估计在2008年，纳米传感器在全球的市场将达到二百八十万美金，到2012年会增至一千七百二十万美金。 即使在萌芽阶段，人们仍然认为在不久的将来数字传感器对
