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压力传感器的类型和原理


传感器技术BUL38D是当代科学技术发展的重要标志。它发展迅速。与计算机技术和通信技术一起,它被称为信息技术的三大支柱。应用潜力巨大,发展空间广阔,发展前景一片光明。

传感器有很多种。自1883年发明世界上第一台传感器以来,已经有成千上万种传感器。在众多传感器中,压力传感器是工业实践中最常用的传感器。

一、压力传感器简介

在信息社会中,为了促进社会生产力的向前发展,人们需要使用传感器来检测许多非电力信息,如压力、流量等等。从气压计等简单指示测量到航空航天等特殊条件,以及环境下的高可靠性.其关键部件的压力传感器在高精度压力监测控制中起着决定性的作用。

压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。它是一种装置或装置,可以感觉到压力信号,并根据某些规则将压力信号转换为可用的输出电信号。

传统的压力传感器主要是机械结构设备,弹性元件的变形表示压力,但结构尺寸较大.质量重,不能提供电气输出,因此在工业领域最常用。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、准确度高、温度特性好。MEMS随着技术的发展,半导体传感器正微型化发展,其功耗小.可靠性高。

随着科学技术的发展,对压力传感器的要求不断变化,压力传感器也在不断变化。如今,压力传感器在世界各地的研究领域非常广泛,几乎已经渗透到各行各业,其应用前景非常广阔。

二、压力传感器的类型和原理

根据不同的分类标准,压力传感器的种类很多。

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。电阻应变片的工作原理是吸附在基材上的应变电阻随机械变形而变化,俗称电阻应变效应。

电阻压力传感器通常通过导线连接到惠斯登桥上。通常,敏感的芯体没有额外的压力,电桥处于平衡状态。当传感器受压后芯片电阻发生变化时,电桥将失去平衡。如果向电桥上添加恒定电流或电压电源,电桥将输出与压力对应的电压信号,从而通过电桥将传感器的电阻变化转换为压力信号输出。电桥检测电阻值的变化。放大后,通过电压和电流的转换将其转换为相应的电流信号。电流信号通过非线性校正回路的补偿产生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阻力效应,压力直接作用于陶瓷隔膜的前表面,使隔膜产生微小的变形。厚膜电阻印刷在陶瓷隔膜背面,连接成惠斯通电桥。由于压力电阻的压力电阻效应,电桥具有与压力成正比的高度线性.与激励电压成正比的电压信号,标准信号根据不同的压力范围校准为2.0/3.0/3.3mV/v,可与应变式传感器兼容。

3.扩散硅压力传感器

扩散硅压力变送器是通过在不锈钢外壳中包装隔离的硅压力阻力压力敏感元件制成的。它可以将感觉到的液体或气体压力转换成标准的电信号。

扩散硅压力传感器的工作原理也是基于压力阻力效应。利用压力阻力效应原理,测量介质的压力直接作用于传感器的隔膜,使隔膜产生与介质压力成正比的微位移,从而改变传感器的电阻值。使用电子线路检测此变化,并转换并输出与此压力对应的标准测量信号。广泛应用于供水、排水、热力、石油、化工、现场测量和控制冶金等工业过程。

4.蓝宝石压力传感器

硅蓝宝石利用应变电阻工作原理作为半导体敏感元件,具有无与伦比的测量特性。因此,由硅蓝宝石制成的半导体敏感元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;蓝宝石具有很强的抗辐射特性;此外,硅蓝宝石半导体敏感元件,无p-n漂移。

5.压电压力传感器

它的敏感元件是由压电材料制成的。压电效应是压电传感器的主要工作原理,那么什么是压电效应呢?压电效应分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应解释为:当一些介质在一定方向上受到外力的影响而变形时,其内部会出现极化现象,两个相对表面会出现正负相反的电荷。当外力被移除时,它将恢复到不带电的状态。逆压电效应解释为:当力的方向改变时,电荷的极性也会改变。相反,当电介质的极化方向应用于电场时,这些电介质也会变形,电场被移除后,电介质的变形会消失。

当压电材料受到外力作用时,压电压力传感器表面形成电荷,电荷通过电荷放大器、测量电路放大并改变阻抗后,将其转换为与外力成正比的功率输出。可以看出,压电压力传感器只能在外力作用下工作,因此只能用于动态测量。

如今,物联网带来的整个生态将成为压力传感器的潜在应用市场。物联网已经兴起了一个智能时代,随之而来的是智能城市等知名概念、智慧交通、智慧工业、智能家居、智慧农业、智能医疗等,所有这些领域的发展都离不开传感器的助推器,压力传感器必然会有更广泛的应用场景和更强的需求。

无论是压力传感器的上游企业还是下游企业,物联网带来的应用场景都将成为一个非常大的机遇。企业的发展方向是否能在机遇爆发时抓住机遇。

总结

压力传感器作为传感器的老手,具有非常广泛的应用市场和相对完善的技术经验积累。压力传感器只是一种传感器。随着万物互联互通的不断构建,整个传感器行业在未来的应用场景中有很大的想象空间。企业应根据整个市场分析,思考和判断如何定位、如何投资研究、如何转化产品。


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