壓力變送器測(cè)力與應(yīng)變計(jì)測(cè)力有何異同？

時(shí)間：2016-01-27

壓力變送器是工業(yè)實(shí)踐中較為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、**、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡(jiǎn)單介紹一些常用壓力變送器的原理及其應(yīng)用

1、應(yīng)變片壓力變送器原理與應(yīng)用

力學(xué)傳感器的種類(lèi)繁多，如電阻應(yīng)變片壓力變送器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力變送器、壓阻式壓力變送器、電感式壓力變送器、電容式壓力變送器、諧振式壓力變送器及電

容式加速度傳感器等。但應(yīng)用較為廣泛的是壓阻式壓力變送器，它具有較低的價(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(lèi)傳感器。

在了解壓阻式壓力變送器時(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(cè)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)變變

送器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用較多的是金屬電阻應(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(guò)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(guò)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)。

金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

如圖1所示，是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)

者設(shè)計(jì)，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動(dòng)電流太大，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過(guò)高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出

零點(diǎn)漂移明顯，調(diào)零電路過(guò)于復(fù)雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。

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(chēng)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：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω?cm2/m）

S——導(dǎo)體的截面積（cm2）

L——導(dǎo)體的長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)，其長(zhǎng)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(zhǎng)度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化（通常是測(cè)

量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情

2、陶瓷壓力變送器原理及應(yīng)用

抗腐蝕的壓力變送器沒(méi)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(guò)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(cè)

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(zhǎng)期穩(wěn)定性好。高特性，低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力變送器的發(fā)展方向，在歐美國(guó)家有全面

替代其它類(lèi)型傳感器的趨勢(shì)，在中國(guó)也越來(lái)越多的用戶(hù)使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力變送器。

3、擴(kuò)散硅壓力變送器原理及應(yīng)用

工作原理

被測(cè)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(cè)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(cè)量信號(hào)。

4、藍(lán)寶石壓力變送器原理與應(yīng)用

利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有**的計(jì)量特性。

藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅(jiān)固，硬度較高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000

OC以?xún)?nèi)），因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍(lán)寶石的抗輻射特性較強(qiáng)；另外，硅

-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無(wú)p-n漂移，因此，從根本上簡(jiǎn)化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。

用硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在較惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差較小、*。

表壓壓力傳感器和壓力變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測(cè)量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測(cè)量膜片上。

被測(cè)壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測(cè)量膜片之間用拉桿堅(jiān)固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅-藍(lán)寶石敏感元件感知

后，其電橋輸出會(huì)發(fā)生變化，變化的幅度與被測(cè)壓力成正比。

傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和壓力變

送器中，藍(lán)寶石薄片，與陶瓷基較玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達(dá)到壓力測(cè)量的目的。

5、壓電壓力傳感器原理與應(yīng)用

壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種**晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫

度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度**過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f(shuō)壓

電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。

磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。

壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。

壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中較有它的特殊地位。壓電式傳感器也可

以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它

既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。

壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說(shuō)心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛

詞條
詞條說(shuō)明
淺談壓力變送器技術(shù)發(fā)展的三大戰(zhàn)略目標(biāo)
我國(guó)壓力變送器的技術(shù)和產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)發(fā)展，有了較大的提高，全國(guó)已經(jīng)有1600多家企事業(yè)單位從事傳感器研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)，但與國(guó)外相比，我國(guó)傳感器產(chǎn)品品種和質(zhì)量水平，尚不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，總體水平還處于國(guó)外上世紀(jì)90年代初期的水平，存在的主要問(wèn)題有： (1)科技創(chuàng)新差，**制造技術(shù)嚴(yán)重滯后于國(guó)外，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，品種不全，產(chǎn)品技術(shù)水平與國(guó)外相差15年左右。 (2)投資強(qiáng)度偏低，科研設(shè)備和生
衡陽(yáng)扭矩模擬傳感器推薦廠家
扭矩傳感器系列應(yīng)用非常廣泛,它既可以用在工業(yè)制造行業(yè)中，也可以檢測(cè)出污水處理系統(tǒng)中的功率和扭矩，還可以檢測(cè)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備的扭矩扭力和輸出功率，檢測(cè)水泵、風(fēng)機(jī)和扭力扳手的功率和扭矩，同時(shí)也可以檢測(cè)汽車(chē)、鐵路機(jī)車(chē)、飛機(jī)、船還有拖拉機(jī)等眾多機(jī)械的功率和扭矩，其使用范圍是非常廣泛的。數(shù)字式扭矩傳感器有的測(cè)試系統(tǒng)既有扭力又有軸向力時(shí)則可以使用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速軸向力三參數(shù)傳感器，既可以避免軸向力
力矩傳感器廠商規(guī)格尺寸
應(yīng)變式法蘭扭矩傳感器內(nèi)置了數(shù)字測(cè)量信號(hào)調(diào)理單元，通過(guò)無(wú)接觸式傳輸，直接將數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)模擬或數(shù)字信號(hào)方式輸出，轉(zhuǎn)子在定子環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不許使用任何機(jī)械軸承，因而無(wú)磨損。應(yīng)變式法蘭扭矩傳感器有0.5或0.1精度級(jí)，可選電壓或頻率信號(hào)輸出，高精度磁電轉(zhuǎn)角/轉(zhuǎn)速測(cè)量單元，防塵防潮，通過(guò)RS-232C接口實(shí)現(xiàn)傳感器參數(shù)識(shí)別、設(shè)置、測(cè)量和零點(diǎn)平衡，軸向尺寸非常小，無(wú)軸承，*維護(hù)。東莞市南力測(cè)控設(shè)備有限公司一
合肥智能扭矩傳感器生產(chǎn)廠家廠家報(bào)價(jià)
小量程扭矩傳感器是為了克服傳感器旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩而特殊設(shè)計(jì)，當(dāng)量程小于5N·m時(shí)，小量程扭矩傳感器兩端的支承軸承的磨擦力就成了不可忽略的干擾因素，避免了軸承磨擦力對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。小量程扭矩傳感器采取小量程設(shè)計(jì)，避免軸承摩擦力對(duì)檢測(cè)的影響，非接觸無(wú)線輸入輸出，穩(wěn)定性好、精度高、可靠性好，體積小、重量輕、易于安裝，可檢測(cè)正反向扭矩和轉(zhuǎn)速及功率，不需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測(cè)量正反向扭矩。東莞市南力測(cè)控