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壓阻式壓力傳感器的相關(guān)介紹_91化工儀器網(wǎng)

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放大字體  縮小字體    發(fā)布日期:2019-09-02  來源:儀器信息網(wǎng)  作者:Mr liao  瀏覽次數(shù):855
核心提示:壓力傳感器實(shí)際應(yīng)用傳感器的種類繁多,如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用zui為廣泛的是壓阻式壓力傳感器,它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。[1]在了解壓阻式力傳感器時(shí),我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用zui多的是金屬電阻應(yīng)變片和半

壓力傳感器實(shí)際應(yīng)用傳感器的種類繁多,如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用zui為廣泛的是壓阻式壓力傳感器,它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。[1]
在了解壓阻式力傳感器時(shí),我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用zui多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上,當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí),電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變,使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變,從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小,一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋,并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大,再傳輸給處理電路(通常是A/D 轉(zhuǎn)換和CPU )顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
醫(yī)學(xué)常用的壓力參數(shù)有:血壓、顱內(nèi)壓、眼內(nèi)壓、腸內(nèi)壓、肺泡壓等,其中zui常規(guī)的測量內(nèi)容是血壓(Blood Pressure ,BP)。醫(yī)學(xué)上測量的血壓有動(dòng)脈壓、靜脈壓和心內(nèi)壓(包括心室壓、心房壓)等,每種壓力信號(hào)又包括:收縮壓、舒張壓、平均壓。
血管內(nèi)的血液在血管壁單位面積上垂直作用的力,稱為血壓。當(dāng)人的心臟收縮時(shí),動(dòng)脈內(nèi)的壓力zui高,此時(shí)內(nèi)壁的壓力稱為收縮壓,亦稱高壓;心室舒張時(shí),主動(dòng)脈壓下降,在心舒末期動(dòng)脈血壓的zui低值稱為舒張壓,也稱為低壓。血壓的測量,就是采用某種方法檢測和記錄血壓的收縮壓、舒張壓等數(shù)e 以及測量血壓的動(dòng)態(tài)變化。血壓的數(shù)值一艙表示為壓力與大氣壓之差。血壓測量的壓力范圍為 0 ~ 300mmHg。皿壓測量的頻串范圍通常為 0 ~20Hz。在常規(guī)的臨床檢查中,常常采用人工方式,使用由氣袖、壓力計(jì)和聽診5B等部分組成肋脈K 計(jì),間接測量人體的收縮壓和舒張壓。與此同時(shí)在心血管功能檢查、病人監(jiān)護(hù)、生理實(shí)驗(yàn)、以及體格檢查中,廣泛使用帶有各種血壓傳感器的電血壓計(jì),盡管這種儀器十分的準(zhǔn)確,技術(shù)十分成熟,但是仍存在諸如攜帶不方便,讀數(shù)困難,患者基本不能自測等弊病。德國的赫曼腕式血壓計(jì),通過大規(guī)模集成電路,通過往腕帶中充氣加壓,再通過傳感器使得壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào),這樣不僅大大縮小了總體積,還配上一個(gè)脈搏傳感器,就可以在測量血壓的同時(shí)完成測量心跳,單位換算等諸多功能,十分方便,為患者自行診斷提供了可能。
電阻應(yīng)變片的工作原理
金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示:
式中: 金屬導(dǎo)體的電阻率( 。cm2/m )
S 導(dǎo)體的截面積(cm2 )
L 導(dǎo)體的長度(m )
我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例,當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí),其長度和截面積都會(huì)發(fā)生變化,
從上式中可很容易看出,其電阻值即會(huì)發(fā)生改變,假如金屬絲受外力作用而伸長時(shí),其長度
增加,而截面積減少,電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí),長度減小而截面增
加,電阻值則會(huì)減小。只要測出加在電阻的變化(通常是測量電阻兩端的電壓),即可獲得
應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情
陶瓷壓力傳感器原理及應(yīng)用
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞,壓力直接作
用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產(chǎn)生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個(gè)惠斯通電橋(閉橋),由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng),使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào),標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定,傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性,傳感器自帶溫度補(bǔ)償0 ~70℃,并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。
陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40 ~135 ℃,而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度 2kV,輸出信號(hào)強(qiáng),長期穩(wěn)定性好。高特性,低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向,在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢,在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。
擴(kuò)散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用
工作原理被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產(chǎn)生與
介質(zhì)壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發(fā)生變化,和用電子線路檢測這一變化,并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號(hào)。

(來源:上海愛丁機(jī)械設(shè)備有限公司)

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