压力传感器分类与简介
压力传感器
3)线性误差:这是一个对压力传感器初始误差影响较小的因素,该误差的产生原因在于硅片的物理非线性,但对于带放大器的传感器,还应包括放大器的非线性。线性误差曲线可以是凹形曲线,也可以是凸形曲线称重传感器。
4)滞后误差:在大多数情形中,压力传感器的滞后误差完全可以忽略不计,因为硅片具有很高的机械刚度。一般只需在压力变化很大的情形中考虑滞后误差。
蓝宝石压力传感器:
利用应变电阻式工作原理,采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件,具有无与伦比的计量特性。因此,利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件,对温度变化不敏感,即使在高温条件下,也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;另外,硅-蓝宝石半导体敏感元件,无p-n漂移。
陶瓷压力传感器:
陶瓷压力传感器基于压阻效应,压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥,由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号,标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等,可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定,传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性,传感器自带温度补偿0 ~70℃,并可以和绝大多数介质直接接触。
压力传感器知识点总结
压力传感器知识点总结一、压力传感器的概念及分类压力传感器是一种能够将物体外部施加的压力转变成电信号输出的装置。
它可以将压力大小转化为电信号输出,通常用于测量液体、气体或固体的压力。
根据测量原理和测量对象的不同,压力传感器可以分为多种类型,常见的有压阻式压力传感器、压力变送器、电容式压力传感器和压电式压力传感器等。
1. 压阻式压力传感器压阻式压力传感器是利用压阻效应来测量被测压力的装置。
当被测压力作用在敏感元件上时,敏感元件发生形变,从而改变了电阻值。
通过检测电阻值的变化,就可以得到被测压力的大小。
压阻式压力传感器的优点是价格低廉,输出信号稳定,但灵敏度较低,精度一般较低。
2. 压力变送器压力变送器也是一种常见的压力传感器,它一般由感压元件和信号处理电路组成。
感压元件将被测压力转化为位移,再由信号处理电路将位移信号转化为电信号输出。
压力变送器具有输出信号稳定、精度高、灵敏度高等优点,广泛应用于工业自动化领域。
3. 电容式压力传感器电容式压力传感器是利用被测压力作用下的电容值变化来测量压力大小的装置。
当被测压力作用在感应体上时,感应体发生形变,从而改变了电容值。
通过检测电容值的变化,就可以得到被测压力的大小。
电容式压力传感器具有灵敏度高、精度高的特点,但价格较高。
4. 压电式压力传感器压电式压力传感器是利用压电效应来测量被测压力的装置。
当被测压力作用在压电晶体上时,压电晶体产生电荷,从而产生电压信号输出。
压电式压力传感器具有输出稳定、精度高、频率响应快的优点,但价格较高。
二、压力传感器的工作原理1. 压阻式压力传感器的工作原理压阻式压力传感器是利用压阻效应来测量被测压力的装置。
当被测压力作用在敏感元件上时,敏感元件发生形变,从而改变了电阻值。
通过检测电阻值的变化,就可以得到被测压力的大小。
2. 压力变送器的工作原理压力变送器一般由感压元件和信号处理电路组成。
感压元件将被测压力转化为位移,再由信号处理电路将位移信号转化为电信号输出。
压力传感器的分类与原理介绍
压力传感器的分类与原理介绍压力传感器是一种测量物体受力并将其转化为电信号的设备。
它被广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域中,用于测量压力变化并实时反馈给控制系统。
压力传感器根据其工作原理和结构特点可以分为多种类型,下面将对几种常见的压力传感器进行分类与原理介绍。
1. 压阻式传感器压阻式传感器是一种基于电阻变化原理的压力传感器。
它通常由两个平行的金属片组成,两片金属片之间有一层敏感膜,当外力作用于敏感膜时,金属片的电阻值会发生变化。
这种变化可以通过电路进行检测和测量。
压阻式传感器的优点是结构简单、价格低廉,但是其精度较低,易受温度和湿度的影响。
2. 容积式传感器容积式传感器是一种基于压力变化引起的容积变化原理的压力传感器。
它通常由一个弹性元件和一个容器组成。
当压力作用于容器时,容器内的气体容积会发生变化,从而引起弹性元件的形变。
这种形变可以通过传感器内的压力变化转化为电信号进行测量。
容积式传感器的优点是精度较高、抗干扰能力强,但是其结构复杂,成本较高。
3. 电容式传感器电容式传感器是一种基于电容变化原理的压力传感器。
它通常由两个电极和一个电介质组成,当压力作用于电介质时,电容的值会发生变化。
这种变化可以通过电路进行检测和测量。
电容式传感器的优点是精度高、响应速度快,但是其受温度和湿度的影响较大,且易受外界电场干扰。
4. 压电式传感器压电式传感器是一种基于压电效应原理的压力传感器。
它通常由压电材料和电极组成,当外力作用于压电材料时,压电材料会产生电荷,从而生成电压信号。
这种电压信号可以通过电路进行检测和测量。
压电式传感器的优点是响应速度快、精度高、抗干扰能力强,但是其价格较高,使用时需要注意防止过载和过压。
5. 磁敏式传感器磁敏式传感器是一种基于磁阻效应原理的压力传感器。
它通常由一个磁敏材料和一个磁场组成,当压力作用于磁敏材料时,磁敏材料的磁阻值会发生变化。
这种变化可以通过电路进行检测和测量。
磁敏式传感器的优点是精度高、稳定性好,但是其价格较高,且易受外界磁场干扰。
详细解析压力传感器分类及应用
详细解析压力传感器分类及应用人类社会环境中,压力无处不在啊,所以压力传感器自然成为了工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
压力传感器压力传感器是将压力转换为电信号输出的传感器。
在讲述压力传感器的同时,我们必须导出压力变送器的概念。
通常传感器由两部分组成,即分别是敏感元件和转换元件。
其中敏感元件是指传感器中能够直接感受或响应被测量的部分;转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量的应变转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般很微弱,需要将其调制与放大。
随着集成技术的发展,人们又将这部分电路及电源等电路也一起装在传感器内部。
这样,传感器就可以输出便于处理,传输的可用信号了。
而在以前技术相对落后时,所谓的传感器是指上文中的敏感元件,而变送器就是上文中的转换元件。
压力传感器一般是指将变化的压力信号转换成对应变化的电阻信号或电容信号的敏感元件,如:压阻元件,压容元件等。
而压力变送器一般是指,压敏元件与调理电路共同组成的测量压力的整套电路单元,一般能直接输出与压力成线性关系的标准电压信号或电流信号,供仪表、PLC、采集卡等设备直接采集。
压力传感器的分类压力传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器等。
目前应用较为广泛的压力传感器有:扩散硅压阻式压力传感器、陶瓷压阻压力传感器、溅射薄膜压力传感器、电容压力传感器、耐高温特性的蓝宝石压力传感器。
但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
压力传感器分类和选择
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金属电阻应变片的内部结构 如图1所示,是电阻应变片的结构示意图,它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。
用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器,可在最恶劣的工作条件下正常工作,并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。
表压压力传感器和变送器由双膜片构成:钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片,被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上(接收膜片与测量膜片之间用拉杆坚固的连接在一起)。在压力的作用下,钛合金接收膜片产生形变,该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后,其电桥输出会发生变化,变化的幅度与被测压力成正比。
压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范围之内,压电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,压电性质完全消失(这个高温就是所谓的“居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低),所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数,但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以已经得到了广泛的应用。
通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。
四种压力传感器的基本工作原理及特点
四种压力传感器的基本工作原理及特点一:电阻应变式传感器1 1电阻应变式传感器定义被测的动态压力作用在弹性敏感元件上,使它产生变形,在其变形的部位粘贴有电阻应变片,电阻应变片感受动态压力的变化,按这种原理设计的传感器称为电阻应变式压力传感器。
1.2 电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片。
箔式应变片是以厚度为0.002——0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料,,箔栅宽度为0.003——0.008mm 。
丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝(直径0.015--0.05mm),平行地排成栅形(一般2——40条),电阻值60——200 Ω,通常为120 Ω,牢贴在薄纸片上,电阻纸两端焊有引出线,表面覆一层薄纸,即制成了纸基的电阻丝式应变片。
测量时,用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于待测的弹性敏感元件表面上,弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时,电阻片也跟随变形。
如下图所示。
B 为栅宽,L 为基长。
材料的电阻变化率由下式决定:d d d R A R Aρρ=+ (1) 式中;R —材料电阻ρ—材料电阻率由材料力学知识得;[(12)(12)]dRR C K μμεε=++-= (2)K —金属电阻应变片的敏感度系数式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数,将微分dR 、dL 改写成增量ΔR 、ΔL,可得R L K K R Lε∆∆== (3)由式(2)可知,当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形ε,而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出,从而得到了ΔR 的变化,也就得到了动态压力的变化,基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。
1.3电阻应变式传感器的分类及特点测低压用的膜片式压力传感器常用的电阻应变式压力传感器包括 测中压用的膜片——应变筒式压力传感器测高压用的应变筒式压力传感器1.3.1膜片——应变筒式压力传感器的特点该传感器的特点是具有较高的强度和抗冲击稳定性,具有优良的静态特性、动态特性和较高的自震频率,可达30khz 以上,测量的上限压力可达到9.6mp a 。
压力传感器的分类与原理介绍
压力传感器的分类与原理介绍什么是压力传感器?压力传感器是一种用于测量压力的装置,它将压力转化为电信号输出,以便进行测量和监测。
压力传感器广泛应用于各个领域,包括工业控制、环境监测、医疗设备和汽车工业等。
压力传感器的分类压力传感器按照原理和工作方式的不同,可分为多种类型。
以下将介绍几种常见的压力传感器及其原理。
1. 压阻传感器(Resistive Pressure Sensors)压阻传感器基于传导材料的电阻与其受到的压力成反比的原理工作。
内部含有传导材料的薄膜在受到压力时会发生形变,导致电阻值发生改变。
这种传感器的性能受到温度和湿度等环境因素的影响较大。
2. 压电传感器(Piezoelectric Pressure Sensors)压电传感器利用由压电材料产生的电荷或电压信号测量压力。
当受到压力时,压电材料会产生电荷分布的变化,从而产生电压信号。
这种传感器具有高灵敏度、宽工作频率范围和较小的尺寸等优点,广泛应用于汽车、航空航天和医疗设备等领域。
3. 电容传感器(Capacitive Pressure Sensors)电容传感器是利用微小的电容变化来测量压力。
传感器中的两个电极之间会形成一个微小的电容,当受到压力时,电容值会发生微小的变化。
通过测量电容的改变,可以推导出压力的大小。
这种传感器具有较高的精确度和可靠性。
4. 音圈热导传感器(Strain Gauge Pressure Sensors)音圈热导传感器通过测量压力对弹性体的形变来获得压力值。
传感器中包含一个或多个应变片(Strain Gauge),当受到压力时,弹性体会产生形变,进而导致应变片的电阻值发生改变。
测量这种电阻值的变化可以反推出压力的大小。
压力传感器的工作原理无论是哪种类型的压力传感器,它们的工作原理都是基于压力力学和电信号转换原理。
以下将分别介绍几种常见压力传感器的工作原理。
- 压阻传感器的工作原理:传感器内部的弹性体会因受到外力而发生形变,导致传导材料的电阻发生变化。
一文读懂压力传感器的原理和分类
一文读懂压力传感器的原理和分类压力传感器是一种测量物体压力的装置,它能将物体受到的压力转化成电信号输出。
在各个行业中广泛应用,包括工业生产、医疗设备、汽车工程等领域。
压力传感器可根据工作原理和结构分类,下面将详细介绍压力传感器的原理和分类。
压力传感器的工作原理:压力传感器的工作原理基于普通移位传感器,并且通过应变传感器来测量温度、压差、流量和液位等物理量。
应变传感器的工作原理基于物体在受到力的作用下发生应变。
应变传感器通常采用金属材料制成,当外加力使其发生变形时,导电材料的电阻值也会发生变化。
通过测量电阻的改变,可以精确测量物体受到的压力。
压力传感器的分类:1.电阻式压力传感器:电阻式压力传感器是最常见的一种类型,其原理是通过电阻传感器测量物体受到的压力。
它的特点是结构简单、价格低廉,并且在工业控制和汽车工程中得到广泛应用。
2.脱膜式压力传感器:脱膜式压力传感器是一种通过断面改变而产生压力变化的传感器。
当压力传感器受到外部压力时,膜片会发生形变,从而改变其电阻值。
脱膜式压力传感器在一些需要快速响应和高精度测量的应用中广泛使用。
3.爆破膜片压力传感器:爆破膜片压力传感器是一种常用于测量高压和爆炸性环境的传感器。
它的结构特点是在传感器内部设置了一片薄膜,当膜片受到高压力时会破裂,从而释放压力。
爆破膜片压力传感器具有高精度和可靠性的特点,在石油化工、军事装备和航空航天等领域得到广泛应用。
4.变容式压力传感器:变容式压力传感器是一种通过测量电容变化来测量压力的传感器。
它的原理是通过改变传感器内部两个电极之间的电容值来测量压力。
变容式压力传感器在医疗设备、液位控制和航空航天等领域有着广泛的应用。
综上所述,压力传感器的工作原理是通过应变传感器来测量物体受到的压力,通过测量电阻、电容或电压等信号来输出压力值。
根据工作原理和结构的不同,压力传感器可以分为电阻式、脱膜式、爆破膜片和变容式等多种类型。
每一种类型的压力传感器都有着自己的适用领域和特点,可以根据具体应用需求选择合适的传感器。
压力传感器有哪几种?它们的作用介绍有哪些?
压力传感器有哪几种?它们的作用介绍有哪些?压力传感器作为一种常用的传感器,广泛应用于各种工业自动化控制环境,涉及石油化工、油井、电力、船舶、机床、管道、水利水电、生产自动化、铁路运输、智能建筑、航空航天等行业。
有各种各样的压力传感器和不同的应用环境。
压力传感器有哪几种?它们的作用介绍有哪些?一、压力传感器的种类常见的有五种类型,包括压阻应变计、压电应变计、电磁应变计、电容应变计和振弦应变计;由于每种仪器都有自己的优点,适用环境会有所不同,因此可以根据仪器参数、设备类型、电源和信号、测量规模、接口等数据进行选择。
陶瓷压力传感器基于压阻效应。
压力直接作用于陶瓷膜的前表面,导致膜的微小变形。
厚膜电阻器印刷在陶瓷膜的背面,并连接到惠斯通电桥。
由于压敏电阻的压阻效应,电桥产生与压力成比例且与励磁电压成比例的高线性。
根据不同的压力范围,标准信号设置为2.0/3.0/3.3 mV/V,与应变传感器兼容。
二、压力传感器的种类的作用 1.蓝宝石压力传感器蓝宝石压力传感器采用应变电阻的工作原理,采用硅蓝宝石作为半导体传感器,具有优异的测量特性。
由硅蓝宝石制成的半导体传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性;此外,硅蓝宝石半导体传感器没有p-n漂移。
2.进气压力传感器进气压力传感器检测阀后进气歧管的绝对压力,根据发动机转速和负载检测歧管中绝对压力的变化,然后将其转换为信号电压并发送至发动机控制单元(ECU),ECU根据信号电压控制基本燃油喷射量。
进气压力传感器有很多种,包括电容式、压敏式等。
由于其体积小、安装灵活、响应时间快和检测精度高,广泛应用于D型喷油系统。
3.歧管绝对压力(MAP)传感器进气歧管绝对压力传感器位于车辆进气歧管附近或内部,可随时测量发动机上的功率负载。
传感器将这些测量值与真空进行比较,以确保一致性。
在应用中,MAP传感器非常重要,因为MAP传感器报告的外部因素可能导致发动机负荷增加和燃油流量需求增加。
一文读懂压力传感器的原理和分类
一文读懂压力传感器的原理和分类压力传感器是一种测量物体受到的压力大小的装置。
其原理是通过将压力转化为电信号来实现测量。
压力传感器的原理主要分为电阻式、电容式和压电式。
1.电阻式压力传感器是最常见的一种类型。
它基于金属或半导体材料的电阻特性来实现压力的测量。
当物体受到压力时,传感器内的电阻会发生变化。
通常,电阻的变化与压力成正比。
通过测量电阻的变化,可以确定物体受到的压力大小。
电阻式压力传感器的优点是简单、可靠,适用于广泛的应用领域。
2.电容式压力传感器是利用电容变化来测量压力的。
传感器内部由两个电极组成,当物体受到压力时,电容值会发生变化。
测量电容的变化可以确定压力大小。
电容式压力传感器具有高灵敏度和快速响应的优点,但在一些极端环境下可能会受到干扰。
3.压电式压力传感器使用压电材料来实现压力的测量。
压电材料具有压电效应,即当受到压力时,会生成电荷。
压电式压力传感器是将压电材料与电路结合在一起,通过测量电荷的变化来确定压力大小。
压电式压力传感器具有高精度和稳定性的优点,但价格相对较高。
这些压力传感器可以按照测量范围的不同进一步分类,分为绝对压力传感器、相对压力传感器和差压传感器。
1.绝对压力传感器是以大气压力作为基准,测量物体相对于大气压力的压力大小。
它通常被用于测量海拔高度、液体的液位等应用中。
2.相对压力传感器是测量物体相对于周围环境的压力大小。
它适用于检测物体内部压力的变化,例如气缸的工作压力、汽车轮胎的气压等。
3.差压传感器是测量两者之间的压力差。
它通常用于流体流量测量以及气体和液体的过滤等应用中。
除了以上分类,压力传感器还可以根据测量原理、测量范围、结构形式等参数进行进一步细分,以满足不同应用需求。
总结起来,压力传感器是一种通过将压力转化为电信号来实现测量的装置。
根据原理的不同,压力传感器可以分为电阻式、电容式和压电式。
根据测量范围的不同,压力传感器可以分为绝对压力传感器、相对压力传感器和差压传感器。
四种压力传感器的基本工作原理及特点
四种压力传感器的基本工作原理及特点压力传感器是一种用于测量物体受到的压力变化的装置。
它们在工业领域中广泛应用,能够检测和监测各种物体的压力变化,从而保证生产过程的安全性和稳定性。
根据工作原理的不同,压力传感器可以分为四种类型:扩散硅压力传感器、电容式压力传感器、电阻式压力传感器和压阻式压力传感器。
1.扩散硅压力传感器:扩散硅压力传感器是最常见的一种压力传感器。
其工作原理是利用硅片的绝缘层将传感器分成两个区域,一个区域位于压力源下方,另一个区域位于压力源上方。
当外界压力作用在硅片上时,上下两个区域之间的电荷会发生变化。
通过测量这个电荷变化,可以得到物体受到的压力。
该传感器具有较高的精度和灵敏度,可以测量较小的压力变化。
2.电容式压力传感器:电容式压力传感器是通过测量电容变化来检测压力的。
它由两个金属电极构成,当外界压力施加在电极上时,电极之间的电容会发生变化。
通过测量电容的变化,可以推导出物体所受到的压力大小。
电容式压力传感器具有较高的灵敏度和快速的响应速度,适用于高频压力变化的测量。
3.电阻式压力传感器:电阻式压力传感器是利用电阻值的变化来测量压力的。
它由感应电阻体和测量电路组成。
当外界压力作用在感应电阻体上时,电阻值会发生变化。
通过测量电阻值的变化,可以确定物体所受到的压力。
电阻式压力传感器具有较高的稳定性和可靠性,可以适应各种环境条件下的测量需求。
4.压阻式压力传感器:压阻式压力传感器是利用电阻值与应变之间的关系来测量压力的。
它由弹性材料和导电材料构成。
当外界压力作用在弹性材料上时,材料会发生应变,导致导电材料的电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化,可以得到物体所受到的压力。
压阻式压力传感器具有较高的精度和可靠性,适用于高温和高压环境下的压力测量。
以上是四种常见的压力传感器的工作原理和特点。
它们各自具有不同的优点和适用范围,在工业控制和自动化领域中发挥着重要的作用。
压力传感器的种类及其工作原理
压力传感器的种类及其工作原理
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。
一般一般压力传感器的输出为模拟信号,或在一段连续的时间间隔内,输出为数字信号。
压力传感器主要有应变式压力传感器、陶瓷压力传感器、集中硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器等。
1、应变片压力传感器原理
电阻应变片压力传感器的核心部分是电阻应变片,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,其电阻值会发生转变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积削减,电阻值便会增大。
2、陶瓷压力传感器原理
抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递,压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥,由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号。
3、集中硅压力传感器原理
被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上,使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,和用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
4、蓝宝石压力传感器原理
利用应变电阻式工作原理,在压力的作用下,钛合金接收膜片产
生形变,该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后,其电桥输出会发生变化,变化的幅度与被测压力成正比。
5、压电压力传感器原理
当薄圆筒内侧受到压力作用时,圆筒的内张力增大,从而使其固有振动频率上升。
只要测出振筒的固有振动频率,就可知道压力大小。
圆筒的固有振动频率的测量精度打算于筒的谐振品质因数Q、信号处理电路和时钟信号精度。
四大类压力传感器大解析
四大类压力传感器大解析共轨导读电控共轨柴油机中,有很多传感器同时监测信号,今天小轨和大家分享下一些压力类传感器的介绍,压力类传感器主要包括轨压传感器、增压压力传感器、大气压力传感器、机油压力传感器(个别车型用)等。
轨压传感器 CRPS轨压传感器是普通的电控汽油机所没有的,为共轨柴油机所必须的。
油轨压力是柴油机共轨系统的重要参数,目前,柴油机共轨系统的共轨压力是实时变化的,喷油量与共轨压力直接相关。
1. 轨压传感器的工作原理轨压传感器安装在共轨管上,Bosch、德尔福、电装共轨系统的共轨压力传感器工作原理基本相同,为压敏电阻式传感器,有3 个接线端子(电源、搭铁、信号)。
下面以长城车GW2.8TC 型柴油机(Bosch 共轨系统)为例分析。
共轨压力传感器的安装位置如图1所示:轨压传感器由:焊接在压力装置上的集成的传感器部件、装有电子检测回路的印刷电路板、装有电子插入式连线的传感器外壳等组成。
燃油通过共轨上的一个小孔流向共轨压力传感器,有压力的燃油通过一个盲孔到达传感器膜片。
一个将压力信号转换为电信号的传感器部件(半导体装置)安装在此膜片上,传感器产生的信号被输入一个用于放大拾取信号并将它送入ECU 的检测回路。
(如图所示)轨压传感器的工作过程如下:当膜片形状变化时,连接于膜片的电阻值也将改变。
系统压力的建立,导致膜片形状变化,改变的电阻值将引起通过5V 电桥的电压变化。
电压变化范围为 0~70 mv (依赖于应用压力),并且被放大电路增幅至 0.5~4.5V。
轨压与电压的转化关系:P=(V-0.5)*转化系数P=(V-0.3)*转化系数轨压=(实测电压-初始电压)*45Mpa通过设置轨压传感器和油量计量单元,可以实现对燃油压力的闭环控制。
ECU 根据发动机当前工况下相关传感器输入的信号,计算出的理论所需要的轨压,通过调节油量计量单元的开度来实现轨压控制,并依靠轨压传感器检测当前实际轨压,将其与理论轨压进行对比修正,实现闭环控制。
压力传感器的种类
能够测量压力并提供远传电信号的装置统称为压力传感器。
压力传感器是压力检测仪表的重要组成部分,其结构型式多种多样,常见的型式有应变式、压阻式、电容式、压电式、振频式压力传感器等。
此外还有光电式、光纤式、超声式压力传感器等。
采用压力传感器可以直接将被测压力变换成各种形式的电信号,便于满足自动化系统集中检测与控制的要求,因而在工业生产中得到广泛应用。
压力传感器的类型:01应变式压力传感器应变式压力传感器是一种通过测量各种弹性元件的应变来间接测量压力的传感器。
根据制作材料的不同,应变元件可以分为金属和半导体两大类。
应变元件的工作原理基于导体和半导体的“应变效应”,即当导体和半导体材料发生机械变形时,其电阻值将发生变化。
当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,其电阻值即会发生改变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。
当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小而截面增加,电阻值则会减小。
只要测出加在电阻两端的电压的变化,即可获得应变金属丝的应变情况。
02压阻式压力传感器压阻压力传感器是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。
单晶硅材料在受到力的作用后,电阻率发生变化,通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。
它又称为扩散硅压阻压力传感器,它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力,而是直接通过硅膜片感受被测压力的。
压阻压力传感器主要基于压阻效应(Piezoresistive effect)。
压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。
不同于压电效应,压阻效应只产生阻抗变化,并不会产生电荷。
大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。
其中半导体材料中的压阻效应远大于金属。
由于硅是现今集成电路的主要原料,以硅制作而成的压阻性元件的应用就变得非常有意义。
硅的电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变,而且也来自材料本身与应力相关的电阻,这使得其程度因子大于金属数百倍之多。
压力传感器的分类及应用原理
压力传感器的分类及应用原理1.压阻型压力传感器:压阻型压力传感器是最常见的一种类型。
它基于电阻的变化来测量压力。
传感器内部有一层薄膜或弹簧,在受到压力后,薄膜或弹簧的形变会引起电阻值的变化。
测量电路可以通过测量电阻值的变化来推断压力的大小。
压阻型压力传感器具有简单、可靠的特点,广泛应用于工业控制、汽车行业等领域。
2.容积型压力传感器:容积型压力传感器利用物体受力后体积的变化来测量压力。
传感器内部有一个容积随压力变化的腔室,当腔室受到压力时,体积发生变化,通过测量体积的变化来推断压力的大小。
容积型压力传感器具有高精度、广泛测量范围和可靠性高的优点,应用于航空航天、石油化工等领域。
3.集成气压传感器:集成气压传感器是一种基于硅微加工技术制造的压力传感器。
它采用微电子制造工艺,在硅片上制作出细微的结构,通过这些结构的形变量测压力。
集成气压传感器的特点是小巧、高精度,适用于便携式设备和智能穿戴设备等领域。
4.电容型压力传感器:电容型压力传感器是利用电容的变化来测量压力。
传感器内部有两个带电板,当受到压力时,板间距发生变化,进而导致电容值的变化。
通过测量电容值的变化可以推断压力的大小。
电容型压力传感器具有高灵敏度和高精度的优点,广泛应用于医疗设备、环境监测等领域。
压力传感器具有广泛的应用领域,包括但不限于工业自动化、汽车行业、医疗设备、航空航天等。
在工业自动化中,压力传感器用于测量液体或气体的压力,监控设备的工作状态。
在汽车行业中,压力传感器被广泛应用于发动机控制、轮胎压力监测等方面。
在医疗设备中,压力传感器可用于血压测量、人工呼吸机等。
在航空航天领域,压力传感器用于飞机的气压监测、气动控制等。
总之,压力传感器根据其测量原理和应用场景的不同,可以分为压阻型、容积型、集成气压型和电容型等多种类型。
这些传感器的工作原理各有不同,但都可用于测量物体的压力。
压力传感器在工业和生活中有着广泛的应用,为各个领域的控制和监测提供了重要的技术支持。
力学传感器分类
力学传感器是一类广泛应用于测量物理量的传感器,其数据精度、稳定性和使用寿命对锂电自动化设备至关重要。
本文将介绍各类力学传感器的特点及应用。
1. 压力传感器压力传感器是一种使用压敏电阻的压阻效应,产生与压力成正比的电压信号的传感器。
压力传感器包括陶瓷压力传感器、应变片压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器和压电压力传感器等,其各自的原理和应用领域不同。
陶瓷压力传感器是利用压电陶瓷材料制作的传感器,主要用于测量高粘度、高温度、腐蚀性等恶劣环境下的压力。
应变片压力传感器是将金属应变片粘贴在弹性元件上,通过测量应变片的变形来反映压力的变化。
扩散硅压力传感器采用硅材料制造,适用于测量腐蚀性液体或气体压力。
蓝宝石压力传感器是利用蓝宝石材料制作的传感器,主要用于测量高温、高压下的压力。
压电压力传感器是利用压电材料的压电效应,通过测量压电材料的变形来反映压力的变化。
2. 位置传感器位置传感器是一种测量物体位置的传感器,如直线位移传感器和角度传感器等。
其中,直线位移传感器通常采用光电元件或光栅尺来测量物体的直线位移,适用于测量精密加工、机器人和数控机床等领域。
角度传感器则是通过角度编码器、电位计或磁编码器等方式测量物体的角度变化,适用于运动控制、机械手和汽车控制等领域。
3. 力传感器力传感器是一种测量物体受力大小和方向的传感器,如应变式力传感器、电容式力传感器和压电式力传感器等。
应变式力传感器是将应变片粘贴在弹性元件上,通过测量应变片的变形来反映受力的变化。
电容式力传感器是利用电容原理测量力的变化,适合测量小量程的力。
压电式力传感器是利用压电材料的压电效应,通过测量压电材料的变形来反映受力的变化。
4. 加速度传感器加速度传感器是一种测量物体加速度大小和方向的传感器,如应变式加速度传感器、压阻式加速度传感器和压电式加速度传感器等。
应变式加速度传感器是将应变片粘贴在弹性元件上,通过测量应变片的变形来反映加速度的变化。
压力传感器
一 压力传感器简介、类型 二 应用及限制 三 实际应用举例说明 四 对现有产品简要分析
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压力传感器简介
将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测 量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一 般由弹性敏感元件和位移敏感元件(或应变计)组成。 弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并 转换为位移或应变,然后由位移敏感元件或应变计转换 为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功 能集于一体。
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稳定性 :
传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定 性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感 器的使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要 有较强的环境适应能力。
传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新 进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。
频率响应特性: 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范
围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际 上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。 传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于 受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低 的传感器可测信号的频率较低。
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电容式压力传感器
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压阻式压力传感器
压力传感器应用
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器, 其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁 路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石 化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
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汽车轮胎压力传感器
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在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合, 所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验
压力传感器的分类及应用原理
压力传感器的分类及应用原理教程来源:网络作者:未知点击:28 更新时间:2009-2-16 10:11:30压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用1、应变片压力传感器原理与应用力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。
但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
下面我们主要介绍这类传感器。
在了解压阻式力传感器时,我们首先认识一下电阻应变片这种元件。
电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。
它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。
电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。
金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。
通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。
这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构如图1所示,是电阻应变片的结构示意图,它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。
根据不同的用途,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。
而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。
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将压力转换为电信号输出的传感器。
通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。
压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件(或应变计)组成。
弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变,然后由位移敏感元件(见位移传感器)或应变计(见电阻应变计、半导体应变计)转换为与压力成一定关系的电信号。
有时把这两种元件的功能集于一体,如压阻式传感器中的固态压力传感器。
压力是生产过程和航天、航空、国防工业中的重要过程参数,不仅需要对它进行快速动态测量,而且还要将测量结果作数字化显示和记录。
大型炼油厂、化工厂、发电厂和钢铁厂等的自动化还需要将压力参数远距离传送(见遥测),并要求把压力和其他参数,如温度、流量、粘度等一起转换为数字信号送入计算机。
因此压力传感器是极受重视和发展迅速的一种传感器。
压力传感器的发展趋势是进一步提高动态响应速度、精度和可靠性以及实现数字化和智能化等。
常用压力传感器有电容式压力传感器、变磁阻式压力传感器(见变磁阻式传感器、差动变压器式压力传感器)、霍耳式压力传感器、光纤式压力传感器(见光纤传感器)、谐振式压力传感器等。
传感器的基本知识
一、传感器的定义
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。
传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
二、传感器的分类
目前对传感器尚无一个统一的分类方法,但比较常用的有如下三种:
1、按传感器的物理量分类,可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器
2、按传感器工作原理分类,可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。
3、按传感器输出信号的性质分类,可分为:输出为开关量(“1”和"0”或“开”和“关”)的开关型传感器;输出为模拟型传感器;输出为脉冲或代码的数字型传感器。
关于传感器的分类:
1.按被测物理量分:如:力,压力,位移,温度,角度传感器等;
2.按照传感器的工作原理分:如:应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等;
3.按照传感器转换能量的方式分:
(1)能量转换型:如:压电式、热电偶、光电式传感器等;
(2)能量控制型:如:电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等;
4.按照传感器工作机理分:
(1)结构型:如:电感式、电容式传感器等;
(2)物性型:如:压电式、光电式、各种半导体式传感器等;
5.按照传感器输出信号的形式分:
(1)模拟式:传感器输出为模拟电压量;
(2)数字式:传感器输出为数字量,如:编码器式传感器。
三、传感器的静态特性
传感器的静态特性是指对静态的输入信号,传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。
因为这时输入量和输出量都和时间无关,所以它们之间的关系,即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方
程,或以输入量作横坐标,把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。
表征传感器静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。
四、传感器的动态特性
所谓动态特性,是指传感器在输入变化时,它的输出的特性。
在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。
这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得,并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系,往往知道了前者就能推定后者。
最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种,所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。
五、传感器的线性度
通常情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。
在实际工作中,为使仪表具有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度的一个性能指标。
拟合直线的选取有多种方法。
如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线,此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。
六、传感器的灵敏度
灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。
它是输出一输入特性曲线的斜率。
如果传感器的输出和输入之间显线性关系,则灵敏度S是一个常数。
否则,它将随输入量的变化而变化。
灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。
例如,某位移传感器,在位移变化1mm时,输出电压变化为200mV,则其灵敏度应表示为200mV/mm。
当传感器的输出、输入量的量纲相同时,灵敏度可理解为放大倍数。
提高灵敏度,可得到较高的测量精度。
但灵敏度愈高,测量范围愈窄,稳定性也往往愈差。
七、传感器的分辨力
分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。
也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢地变化。
当输入变化值未超过某一数值时,传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。
只有当输入量的变化超过分辨力时,其输出才会发生变化。
通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同,因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。
上述指标若用满量程的百分比表示,则称为分辨率。
八、电阻式传感器
电阻式传感器是将被测量,如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。
主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。
九、电阻应变式传感器
传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应,即在外力作用下产生机械形变,从而使电阻值随之发生相应的变化。
电阻应变片主要有金属和半导体两类,金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。
半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。
十、压阻式传感器
压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。
其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。
当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的不平衡输出。
用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片,硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视,尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
十一、热电阻传感器
热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。
在温度检测精度要求比较高的场合,这种传感器比较适用。
目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等,它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。
用于测量-200℃~+500℃范围内的温度。
十二、传感器的迟滞特性
迟滞特性表征传感器在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度,通常用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F·S的百分比表示。
迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。