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1、项目项目4 4 压力测量压力测量 一教学目的一教学目的n1学学习压力的概念。力的概念。n2. 掌握掌握扩散硅散硅压阻式阻式压力力传感器工作原理。感器工作原理。n3. 学学习使用使用扩散硅散硅压阻阻压力力传感器感器测量量压力，力，把把压力力变化引入化引入测量量电路使其路使其输出出电压。8/1/20241 二任务分析二任务分析 压压阻阻式式传传感感器器是是利利用用半半导导体体材材料料的的压压阻阻效效应应和和集集成成电电路路工工艺艺制制成成的的传传感感器器。由由于于它它没没有有可可动动部部分分，所所以以有有时时也也称称为为固固态态传传感感器器。它它在在工工业业中中多多用用于于与与应应变变有有关关的的
2、力力、重重力力、压压力力、压压差差、真真空空度度等等物物理理量量的的测测量量。经经过过适适当当的的换换算算，也也可可用用于于液液位位、流流量量、加加速速度度、振振动动等等参参数数的的测测量量。本本项项目目主主要要介介绍绍它它在在压压力力(压差压差)测量中的应用。测量中的应用。8/1/20242三三. .基础知识基础知识 1.1.压力的基本概念压力的基本概念 压力的国际单位为压力的国际单位为“帕斯卡帕斯卡”，简称，简称“帕帕”（Pa）。）。 除此之外，工程界长期使用许多不同的除此之外，工程界长期使用许多不同的压力计量单位。如压力计量单位。如“工程大气压工程大气压”、“标准标准大气压大气压”、“毫
3、米汞柱毫米汞柱”，气象学中还用，气象学中还用“巴巴”（bar）和和“托托”为压力单位。这些单为压力单位。这些单位在一些进口仪表说明书上可能还会见到。位在一些进口仪表说明书上可能还会见到。 8/1/20243压力单位转换对照表压力单位转换对照表 8/1/202442.2.电容式差压变送器电容式差压变送器 高压侧高压侧进气口进气口低压侧低压侧进气口进气口电子电子线路线路位置位置内部不锈钢膜片的位置内部不锈钢膜片的位置8/1/20245电容式差压变送器内部结构电容式差压变送器内部结构 1 1高压侧进气口高压侧进气口 2 2低压侧进气口低压侧进气口 3 3过滤片过滤片 4 4空腔空腔 5 5柔性不锈钢
4、波柔性不锈钢波 纹隔离膜片纹隔离膜片 6 6导压硅油导压硅油 7 7 凹形玻璃圆片凹形玻璃圆片 8 8镀金凹形电极镀金凹形电极 9 9弹性平膜片弹性平膜片 1010 腔腔8/1/20246各种电容式差各种电容式差压变送器外形压变送器外形 8/1/20247各种电容式压力变送器外形（续）各种电容式压力变送器外形（续） （参考（参考丹东长丹东长隆隆 自控有限公自控有限公司司 资料）资料）法兰法兰8/1/20248各种电容式压力变送器外形（续）各种电容式压力变送器外形（续） 8/1/202493.利用电容差压变送器利用电容差压变送器测量液体的液位测量液体的液位 差压变送器差压变送器施加在高压侧腔体内
5、施加在高压侧腔体内的压力与液位成正比：的压力与液位成正比： p = g h8/1/202410电容差压变送器用于测量电容差压变送器用于测量液体的液位液体的液位 投入式水位计投入式水位计8/1/202411压阻式固态压力传感器压阻式固态压力传感器 利用扩散工艺制作的四个半导体应变利用扩散工艺制作的四个半导体应变电阻处于同一硅片上，工艺一致性好，灵电阻处于同一硅片上，工艺一致性好，灵敏度相等，漂移抵消，迟滞、蠕变非常小，敏度相等，漂移抵消，迟滞、蠕变非常小，动态响应快。动态响应快。 8/1/2024124.压阻式固态压力传感器压阻式固态压力传感器 隔离、承压隔离、承压膜片可以将腐膜片可以将腐蚀性的
6、气体、蚀性的气体、液体与硅膜片液体与硅膜片 隔离开来。隔离开来。 8/1/202413压阻式固态压阻式固态 压力传感器压力传感器 内部结构内部结构信号处理电路信号处理电路8/1/202414小型压阻式固态压力传感器小型压阻式固态压力传感器高压进气口高压进气口低压进气口低压进气口绝对压力传感器绝对压力传感器8/1/202415小型压阻式固态压力传感器（续）小型压阻式固态压力传感器（续）呼吸、透析和注射泵设备中用的压力传感器呼吸、透析和注射泵设备中用的压力传感器p1进气管进气管p2进气管进气管固态压力固态压力传感器传感器8/1/202416小型压阻式固态压力传感器（续）小型压阻式固态压力传感器（续）表压压力传感器表压压力传感器p1进气管进气管8/1/202417
