什么是壓力傳感器？原理、分類、應(yīng)用一文全讀

文章出處：naihcuang人氣：發(fā)表時間：2019-08-23 14:58:12

什么是壓力傳感器？
通常，壓力傳感器（有時稱為壓力傳感器或壓力變送器）用于測量流體（氣體或液體）的壓力。壓力是阻止流體膨脹所需的力的表達(dá)，并且通常以每單位面積的力來表示。壓力傳感器產(chǎn)生與施加的壓力有關(guān)的電信號。這種信號通常是數(shù)字的或模擬的，但光學(xué)，視覺和聽覺信號也很常見。工業(yè)壓力傳感器，也稱為壓力傳感器，壓力變送器，壓力指示器和壓力開關(guān)。

壓力傳感器原理
通常采用隔膜式設(shè)計，使用應(yīng)變片，應(yīng)變片粘接或擴(kuò)散到其中，在壓力引起的應(yīng)變下，電阻值發(fā)生變化。在電容技術(shù)中，壓力隔膜是電容器的單板，在壓力引起的位移下改變其值。

  使用隔膜技術(shù)的壓力傳感測量隔膜兩側(cè)的壓力差。根據(jù)相關(guān)壓力，當(dāng)參考是真空時使用術(shù)語'絕對'; 'Gauge'（也稱為'gage'）用于參考是大氣壓力的地方; 和“差分”用于傳感器有兩個端口，用于測量兩種不同的壓力。
  壓力傳感器用于各種應(yīng)用中以用于控制和監(jiān)視目的。壓力傳感器還可用于間接測量其他變量，例如流體流量，速度，水位和高度。
  壓力傳感器在設(shè)計，使用的技術(shù)，性能，應(yīng)用和成本方面差異很大。在世界范圍內(nèi)，壓力傳感器設(shè)計中使用了數(shù)百種不同的技術(shù)，并且有數(shù)千種不同的壓力傳感器供應(yīng)商。

  某些類型的壓力傳感器設(shè)計用于動態(tài)測量并且能夠捕獲非常高的壓力變化。這里的示例應(yīng)用是測量發(fā)動機(jī)汽缸或燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒壓力。這些傳感器通常使用諸如石英的壓電材料制造。
  一些壓力傳感器使用二進(jìn)制方法操作。在該設(shè)計中，當(dāng)壓力施加到壓力傳感器時，傳感器完成或斷開電路。這些類型的傳感器也稱為壓力開關(guān)。

壓力傳感器的類型
  壓力傳感器可根據(jù)其測量的壓力范圍，工作溫度范圍或其測量的壓力類型進(jìn)行分類。在壓力類型方面，壓力傳感器可分為幾大類：
絕對壓力傳感器
  絕對壓力傳感器測量相對于理想真空壓力（0 PSI或無壓力）的壓力。參考真空，海平面的大氣壓力為101.325千帕（14.7 PSI）。
儀表壓力傳感器
儀表壓傳感器用于不同的應(yīng)用，因為它可以被校準(zhǔn)以測量相對于給定位置處的給定大氣壓的壓力。輪胎壓力計是表壓指示的一個例子。
真空壓力傳感器
  真空壓力傳感器用于測量在給定位置處小于大氣壓的壓力。
差壓傳感器
  差壓傳感器或變送器測量作為傳感單元的輸入引入的兩個或更多個壓力之間的差異。例如，測量機(jī)油濾清器的壓降。差壓也用于測量加壓容器中的流量或液位。
密封式壓力傳感器
  密封壓力傳感器類似于表壓傳感器，不同之處在于它已經(jīng)由制造商校準(zhǔn)以測量相對于海平面壓力的壓力。

壓力傳感器中使用的技術(shù)
應(yīng)變計壓力傳感器
  應(yīng)變計或箔規(guī)技術(shù)利用一些材料由于其拉伸或應(yīng)變的變化而經(jīng)歷的電阻變化。在這里，該技術(shù)使用材料在經(jīng)歷不同壓力時的電導(dǎo)率變化并計算該差異，然后將其映射到壓力變化。
  應(yīng)變儀是在膜上以Z字形圖案布置的長的導(dǎo)體。拉伸時，其阻力增加。應(yīng)變計安裝在與應(yīng)變相同的方向上，通常用四肢形成一個完整的“惠斯通電橋”。壓力傳感器可包含幾個類似的應(yīng)變儀元件。

光纖壓力傳感器
  該技術(shù)利用光纖的特性來影響在光纖中傳播的光，使得它可以用于形成傳感器。壓力傳感器可以通過使用微型光纖干涉儀來檢測膜的納米級位移。還可以施加壓力以引起光纖損失以形成基于強(qiáng)度的傳感器。
機(jī)械撓度
  該技術(shù)利用液體的機(jī)械特性來測量其壓力。例如，壓力對彈簧系統(tǒng)的影響和彈簧壓縮的變化可用于測量壓力。
半導(dǎo)體壓阻式
  為了測量壓力，該技術(shù)使用由于壓力變化引起的半導(dǎo)體電導(dǎo)率的變化。
微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）
  在這里，該技術(shù)將微電子技術(shù)與微型機(jī)械系統(tǒng)（如閥門和齒輪）結(jié)合在一起，所有這些都在使用納米技術(shù)測量壓力的單個半導(dǎo)體芯片上。
振動元件（例如硅共振）
  為了計算壓力，振動元件用于測量由于壓力變化而在不同材料元件的分子水平上的振動變化。
可變電容
  由于壓力的變化以計算壓力，該技術(shù)利用由于電容器極板之間的距離的變化引起的電容變化。
壓力傳感器應(yīng)用
壓力傳感
  壓力傳感器用于各種應(yīng)用中。當(dāng)直接用于測量壓力時，應(yīng)用包括氣象儀表，航空航天和國防，研究和開發(fā)，汽車和許多其他具有壓力功能的機(jī)械或設(shè)備。
  壓力傳感器的潛在用途是液壓系統(tǒng)，水深，氣動，船舶，污水，天然氣，醫(yī)療，食品和飲料加工，罐級/內(nèi)容，HVAC系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)設(shè)備，航空航天和化學(xué)品。
  壓力傳感器的其他特殊版本很常見，包括高溫壓力傳感器，三合一壓力傳感器，ATEX認(rèn)證的壓力傳感器，衛(wèi)生壓力傳感器和現(xiàn)場可調(diào)壓力傳感器。陶瓷壓力傳感器膠囊，低成本箔應(yīng)變計型壓力傳感器，深度/液位變送器，差壓變送器（濕/濕型和干燥空氣/氣體型）是其他流行的變型。
流量傳感
  這里，壓力傳感器利用文丘里效應(yīng)來測量流量。在具有不同孔徑的文丘里管的兩個區(qū)段之間測量差壓。兩個區(qū)段之間的壓力差與通過文丘里管的流速成正比。由于壓力差相對較小，因此幾乎總是需要低壓傳感器。
高度感應(yīng)
  這在商用和軍用飛機(jī)，火箭，衛(wèi)星和氣象儀器中很有用。這些類型的應(yīng)用都利用壓力相對于海拔的變化之間的關(guān)系。

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