压电式压力传感器标定方法
压力控制器工作原理与设定方法
压力控制器工作原理与设定方法1.传感器：传感器是压力控制器的核心部件，负责将压力转化为电信号。
传感器的选择应根据具体应用的需求来确定，常见的压力传感器有电阻式、电容式和压电式。
2.比较器：比较器用于将传感器输出的电压信号与预设的阈值进行比较。
当压力高于或低于设定的阈值时，比较器会产生电信号。
3.控制器：控制器是压力控制器中的决策者，根据比较器传来的信号来判断执行器应该做何种动作，例如打开或关闭阀门，以使得压力保持在设定范围内。
控制器通常由微处理器或可编程逻辑控制器（PLC）来实现。
4.执行器：执行器用于执行控制器指令，将控制信号转化为机械动作。
常见的执行器有电磁阀、伺服阀、液压马达等。
1.确定压力范围：根据实际需求和应用场景，确定所需压力的上下限。
这个范围应该是系统能够正常工作的最佳范围。
2.设置设定值：根据压力范围，设定所需的压力设定值。
这个设定值将作为比较器的阈值，用于判断压力是否达到设定要求。
3.校准传感器：将传感器与已知压力源接触，记录传感器输出的电压值。
根据这些值来校准传感器，使其输出的电压与实际压力成正比。
4.设定比较器：根据设定的压力设定值，将比较器的阈值进行适当调整，使其能够正确判断压力是否超过设定范围。
5.设置控制动作：根据实际情况和需要，设定控制器的动作方式，如关闭阀门、打开阀门或调节阀门开度等。
6.调试和测试：在正式使用前，对整个系统进行调试和测试，确保压力控制器能够正常工作，并按照设定的要求进行压力控制。
需要注意的是，不同的压力控制器有不同的工作原理和设定方法，上述方法仅提供了一个通用的参考指南。
在实际使用中，应根据具体设备和应用要求进行相应的调整和适应。
压力传感器静态标定实验
压力传感器的静态标定实验一、实验目的要求1、了解压力传感器静态标定的原理；2、掌握压力传感器静态标定的方法；3、确定压力传感器静态特性的参数;二、实验基本原理标定与校准的概念新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定,以确定其基本的静、动态特性,包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等;例如,对于一个压电式压力传感器,在受力后将输出电荷信号,即压力信号经传感器转换为电荷信号;但是,究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢换句话说,我们测出了一定大小的电荷信号,但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢这个问题只靠传感器本身是无法确定的,必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系,这个过程就称为标定;简单地说,利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定;具体到压电式压力传感器来说,我们用专用的标定设备,如活塞式压力计,产生一个大小已知的标准力,作用在传感器上,传感器将输出一个相应的电荷信号,这时,再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号,得到电荷信号的大小,由此得到一组输入――输出关系,这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程,如图1所示;图1 压电式压力传感器输入――输出关系校准在某种程度上说也是一种标定,它是指传感器在经过一段时间储存或使用后,需要对其进行复测,以检测传感器的基本性能是否发生变化,判断它是否可以继续使用;因此,校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测;在校准过程中,传感器的某些指标发生了变化,应对其进行修正;标定与校准在本质上是相同的,校准实际上就是再次的标定,因此,下面都以标定为例作介绍;标定的基本方法标定的基本方法是,利用标准设备产生已知的非电量如标准力、位移、压力等,作为输入量输入到待标定的传感器,然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较,从而得到一系列的标定数据或曲线;例如,上述的压电式压力传感器,利用标准设备产生已知大小的标准压力,输入传感器后,得到相应的输出信号,这样就可以得到其标定曲线,根据标定曲线确定拟合直线,可作为测量的依据,如图2所示;有时,输入的标准量是由标准传感器检测而得到的,这时的标定实质上是待标定传感器与标准传感器之间的比较,如图2所示;输入量发生器产生的输入信号同时作用在标准传感器和待标定传感器上,根据标准传感器的输出信号可确定输入信号的大小,再测出待标定传感器的输出信号,就可得到其标定曲线;图2 压电式压力传感器的标定曲线与拟合直线图3 用标准传感器进行标定的方法三、实验设备活塞式压力计、标准压力表被标定的压力传感器、数字万用表、标准砝码、工作液体蓖麻油;四、实验方法和要求1．根据要调试的压力仪表量程及准确度等级选择相适应的压力计和压力计所使用传压介质的油液;2．将压力计放到便于操作和坚固无震的平台上,调整压力计水平调节螺丝,使水平泡的气泡位于中心位置此时压力计处于水平状态;压力计的工作环境温度为20±10℃,相对湿度80%以下,周围空气不得含有腐蚀性气体;3．初使用时,首先用汽油清洗压力计各部分,然后在手摇压力泵和测量系统的内腔注满传压介质,并将内腔的空气排除;传压介质的油液必须经过过滤,不许混有杂质和污物;4．旋转手摇泵的手轮,检查油路是否通畅,若无问题,将要调试检测的压力仪表的压力传感器安装到压力计的测试接口上;5．通过压力泵手轮将内腔的空气排放干净,避免内腔的气泡对压力测量带来的影响;同时检查测量管道是否漏油,如有,必须解决此问题后才能进行下一步操作;6．打开油杯阀门,左旋手轮,使手摇压力泵的油缸充满油液,关闭油杯阀门;7．配合DC24V稳压电源、高精度万用表既可进行压力仪表的调试及检测工作;打开针形阀,右旋手轮,产生初压,使承重底盘升起,直到定位指示筒的墨线刻度相齐为止;每个测试点检测时,必须承重底盘升到定位指示筒的墨线刻度相齐位置;操作时,必须使底盘按顺时针方向旋转,角速度保持在30-120转/分之间,借以克服磨擦阻力的影响;记录每点检测结果;零点压力的测量必须打开油杯阀门使测量管道内的压力与环境大气压相等;8．检测时根据压力仪表的压力量程范围分为5-10个测试点进行上行程及下行程检测,将检测结果填入相关的检定记录报表内,做好检定记录报表;9．测试完成后做好压力室的卫生工作,保证压力室干净整洁;10．定期做好压力计的维护保养等工作;五、实验内容1、根据实验设备设计实验电路连线图,装配、检查各种仪器、传感器及压力表;2、检查实验电路及油路;3、加载、卸载,注意数据变化,并记录;压力表加载、卸载实验记录压力传感器加载、卸载实验记录4、分析、计算、处理实验数据,作出压力传感器的静态特性图,非线性、迟滞、重复性;5、用方和根法计算系统误差;五、实验注意事项1、每次加砝码时注意一定要放稳；2、在正行程测量时,当压力由1MP增加到2MP需要更换大砝码时,一定要将工作液体的压力值降低到1MP以下后才能进行更换操作；同样在反行程测量时,压力由2MP降低到1MP需要更换小砝码时,也一定要将工作液体的压力降低到1MP以下后才能进行更换操作;3、实验数据应记录清楚、准确；4、加减压操作时,注意正反行程的含义,不能反复进行调节;。
压力传感器的使用方法
压力传感器的使用方法一、压力传感器的基本原理1.压电传感器原理：压电传感器是通过压电材料的压电效应将机械压力转化为电荷输出。
压电材料受到外部压力后，晶格结构发生变化，产生电荷，从而产生电信号输出。
2.电阻传感器原理：电阻传感器是通过压力作用于电阻元件的形变来改变电阻值，进而改变电信号输出。
常见的电阻传感器有应变片传感器和薄膜传感器。
3.容量传感器原理：容量传感器是通过测量电容变化来获得压力信息。
在容量传感器中，压力的变化会引起两个电极之间的电容值发生变化，进而产生电信号输出。
1.安装：在安装压力传感器之前，需要先确定其测量的压力范围，然后选择合适的传感器型号。
在安装过程中，应确保传感器与被测物体的表面保持良好的接触，并注意避免传感器受到外力的干扰。
2.连接：根据压力传感器的接口类型，选择合适的连接方式。
常见的连接方式有线性连接、电压输入和电流输出等。
在连接过程中，应仔细查阅传感器的技术手册，按照说明进行正确的连接操作。
3.校准：在使用压力传感器之前，需要进行校准以确保其测量结果的准确性。
校准方法一般有标定法、对比法和推导法等。
选择合适的校准方法，并按照校准标准进行操作，以保证测量结果的可靠性。
4.数据读取：根据传感器的接口类型，选择合适的数据读取方式。
常见的读取方式有模拟信号输出和数字信号输出等。
在读取数据时，要注意选择合适的数据采集设备，并确保信号的传输和转换的可靠性。
三、压力传感器在不同领域的应用1.工业自动化领域：压力传感器广泛应用于流体控制、液位检测、压力监测等方面。
例如，用于自动化控制系统中的压力传感器可用于监测压缩机、泵、阀门等设备的工作状态。
2.电子设备领域：在电子设备中，压力传感器常用于手机、平板电脑等设备中的触摸屏上。
压力传感器可以检测到用户的轻触、按压等手势，并将其转化为相应的电信号。
3.医疗器械领域：在医疗器械中，压力传感器被广泛应用于血压计、呼吸机、体重秤等设备中。
例如，用于呼吸机中的压力传感器可用于监测患者的呼吸状态，从而实现对患者的有效治疗。
JJG--860—94压力传感器(静态)检定规程
JJG--860—94压力传感器(静态)检定规程压力传感器（静态）检定规程JJG 860—94本规程主要起草人：许新民（航空工业总公司第304研究所）郭春山（中国计量科学研究院）张首君（中国计量科学研究院）参加起草人：陈景文（航空工业总公司第304研究所）目次一概述二技术要求三检定条件四检定项目和检定方法五检定结果处理和检定周期附录1 压力传感器检定记录格式附录2 检定证书内容格式（1）附录3 检定证书内容格式（2）压力传感器（静态）检定规程本检定规程适用于新制造、使用中和修理后的压力传感器的静态检定。
一概述压力传感器是一种能感受压力，并按照一定的规律将压力转换成可用输出信号（一般为电信号）的器件或装置，通常由压力敏感元件和转换元件组成。
按压力测试的不同类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器等。
二技术要求1 压力传感器的准确度等级和允许基本误差应符合表1规定。
表1准确度等级允许基本误差准确度等级允许基本误差0.01 ±0.01%F·S 0.5 ±0.5%F·S 0.02 ±0.02%F·S 1 ±1%F·S 0.05 ±0.05%F·S 1.5 ±1.5%F·S 0.1 ±0.1%F·S 2.5 ±2.5%F·S 0.2 ±0.2%F·S 4 ±4%F·S2 压力传感器的配套应完整，外观不应有影响计量性能的锈蚀和损伤。
各部件应装配牢固，不应有松动，脱焊或接触不良等现象。
3 压力传感器在外壳上或外壳的铭牌上应清楚地标明其型号和编号。
压力传感器的名称、测量范围、准确度等级、制造厂家、制造日期及工作电源可在外壳或铭牌上标明，或在相应的技术文件中说明。
4 差压传感器的高压（＋）和低压（－）接嘴应有明确的永久性标志。
第3章 压电式传感器
图3-1 天然结构的石英晶体示意图
第3章 压电式传感器
从晶体上沿着轴线切下的一片压电元件称为压电晶片，当晶片在沿X 轴方向有作用力Fx作用时，会在与X轴方向垂直的表面产生电荷，其大小 为: q x d11Fx （电荷极性由力的方向决定）
当晶片在沿Y轴方向有作用力Fy作用时，会在与Y轴方向垂直的表面产 生电荷，其大小为: q y d11 a Fy （电荷极性由力的方向决定） b L 从以上两式可以看出，纵向压电效应与元件尺寸无关，而横向压电效 应与元件尺寸有关；且从式中的负号可以看出，两者产生电荷的极性相反。 综上所述，晶体切片上电荷的符号与受力方向的关系可用图3-2表示。
1—基座；2—压电片；3—质 量块；4—弹簧；5—壳体
第3章 压电式传感器
图3-12是一种振动加速度传感器的测量电路。电路中，利用传感 器将被测加速度转换成电压输出，经过运放741和阻容元件组成的二 阶低通滤波器将53Hz以上的振荡频率衰减，再经IC2（3521）和阻容元 件组成的高通滤波器滤去低于1Hz的振荡频率。IC3与IC4组成交流放大 积分器，可以将IC2的输出转换成速度输出。IC5与IC6又可以将速度积 分成位移输出。由于加速度、速度、位移幅度的不同，为了都能送至 同一片MC14433做A/D转换，电路中配备了未标阻值的三个串联分压器， 可以根据需要设计选择。图中IC7是反相器。
第3章 压电式传感器
图3-12 振动加速度传感器测量电路图
第3章 压电式传感器
3.4.3 电子气压计 用气压表监测大气压力，对于预报天气具有重要的意义。传统的气压 计是玻璃管式的气压表，在使用之前，需要调节刻度盘指针位置，经较 长时间才能测量出气压的变化，而且由于机械磨擦的影响，会带来很大 的测量误差。这里介绍的电子气压计，是用压电片作为压力传感器，用
压电式薄膜压力传感器-2023最新标准
压电式薄膜压力传感器1范围本文件规定了压电式薄膜压力传感器的术语和定义，型式和基本参数，基本要求，技术要求，试验方法，检验规则、包装，标志，存储，使用，质量承诺。
本文件适用于压电式薄膜压力传感器。
该产品在动态压力作用下会有电信号输出，用于多种应用条件下的动态压力测量。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T7665-2005传感器通用术语GB/T7666-2005传感器命名法及代码GB/T13384-2008机电产品包装通用技术条件GB/T15478-2015压力传感器性能试验方法GB/T18806-2002电阻应变式压力传感器总规范GB/T20522-2006半导体器件第14-3部分：半导体传感器-压力传感器3术语和定义GB/T7665-2005中所界定的及下列术语和定义适用于本文件。
3.1压电式压电器件的基本原理是压电材料受到应力，产生电荷，经电荷放大器放大，转化为与电荷成正比压力。
3.2压电式传感器将被测量变化转化由于材料受机械力产生静电电荷或电压变化的传感器。
3.3压电式薄膜压力传感器采用薄膜制造工艺，利用压电材料制成的压力传感器。
该传感器在外力作用下会有电信号输出，利用力电转换关系进行外力的测量。
4命名方法及代号传感器的名称由主称和修饰语构成，命名为“××压电式薄膜压力传感器”。
传感器的型号代号由四部分构成，用大写汉语拼音字母和阿拉伯数字表示：ａ）主称；ｂ）被测量；ｃ）转换原理；ｄ）序号。
四部分表述分别为：F FPEd)序号（主特征、参数）c)分类（压电式）b)被测量（压力）a)主称（薄膜传感器）4.1第一部分——主称主称（薄膜传感器）用代号“F”标记，为Film的首字母。
4.2第二部分——被测量被测量（压力）用代号“F”标记，为Force的首字母。
压力传感器静态标定指导书
用以上数据绘制电荷量-压力曲线.（例）
电荷量(pc)
90
80Biblioteka 706050y=13.5728×x-0.2697 40
30
20
10
0
-10
0
1
2
3
4
5
6
压 力 (bar)
用最小二乘法拟合后的直线是： y = 13.5728 × x − 0.2697
可见, 静标实验测得的石英传感器的电荷灵敏度是 13.5728pc/bar。
注意：活塞式压力计底盘重 0.4 千克力/平方厘米, 不要漏掉。另外, 由于 噪声的影响, 使得最小压力值受到限制, 试验者可以试着把可以测量的最小压 力值找出来, 这里的 0.7 千克力/平方厘米, 只是一个参考值。
五、数据处理
目的：用所得数据绘制电荷量 pc –压力 bar 曲线, 并用最小二乘法求出传
（3）放大器灵敏度档置于 10.0 pc/unit (即将灵敏度左边档置于 10, 中间和右 边档置于 0), 输出置于 10 mv/unit, 下限频率置于 L 档(此时下限频率小 于 0.0001HZ)，上限频率置于 0.3kHz.，输入端选择电荷输入。
注意：将放大器的灵敏度设置在 1-10.99pc/unit 时, 调节下方的×10 档置于 下方, 面板上的左边小数点亮。
三、测试仪器设备
1 记忆示波器 1 台（TDS210）； 2 电荷放大器 YE5850 一台; 3 活塞式压力计 1 台 4 石英压力传感器 CY-YD-205 1 只；
三、实验内容：
1 熟悉记忆示波器和电荷放大器使用方法； 2 用活塞式压力计标定传感器的电荷灵敏度系数；
四、实验步骤：
1. 熟悉记忆示波器，看清各个调节旋钮的位置,对照说明书了解：
压电式压力传感器
实例6 ：煤气灶电子点火装置
20XX
ND!
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压电式传感器的等效电路：压电传感器在受外力作用时，在两个 电极表面聚集电荷，电荷 量相等，极性相反，相当于一个以压 电材料 为电介质的电容器。其电容量为：C0=ε0 εA/d
电荷源
电压源
五、压电式传感器的应用
压电式力传感器 压电式压力传感器 压电式加速度传感器 。。。。。。
实例1：火炮堂内压力测试
发射药在堂内燃烧形成压力完成炮弹的发射。 堂内压力的大小，不仅决定着炮弹的飞行速度，而且 与火炮、弹丸的设计有着密切关系。
实例2：汽车安全气囊系统
事故性碰撞：点火信号、电点火管、气体发生剂、 气体、充气、弹性体
实例3：压电式血压传感器 实例4 ：指套式电子血压计
实例05.0：M 1水深P/测m a量仪
2
形
逆压电效应
4
动画演示
机械能
正压电效应
压电介质
电能
逆压电效应
三、压电材料
压电晶体 石英晶体外形图 压电晶体是一种单晶体。 例如： 石英晶体； 酒石酸钾钠等 常见压电材料
天然形成的石英晶体外形图
（2）压电陶瓷
压电陶瓷是一种人工制造的多晶体。 例如：钛酸钡、锆钛酸铅、铌酸锶等 压电陶瓷外形图
（3）有机压电材料
➢ 在实际使用中，如仅用单片压电元件工作 的话，要产生足够的表面电荷就要很大的作用力， 因此一般采用两片或两片以上压电元件组合在一 起使用。 ➢ 由于压电元件是有极性的，因此连接方法 有两种：并联连接和串联连接。
C 2 C ,q 2 q ,U U
串联：
C1C,qq,U2U 2
3.2压电式压力传感器解析
§7.6 压电传感器的应用
地 震 的 巨 大 威 力
33
§7.6 压电传感器的应用
南海Ms7.2地震波形记录图
34
§7.6 压电传感器的应用 3) 压电式振动加速度传感器结构及外形
横向振动测振器
纵向振动测振器
35
4火炮堂内压力测试
发射药在堂内燃烧形成压力完成炮弹的发射。 堂内压力的大小，不仅决定着炮弹的飞行速 度，而且与火炮、弹丸的设计有着密切关系。
12
二、压电材料 1、种类：
石英晶体：如石英等； 压电陶瓷：如钛酸钡、锆钛酸铅等； 压电半导体：如硫化锌、碲化镉等； 高分子压电材料：聚二氟乙烯等。 2、对压电材料特性要求： ①转换性能：要求具有较大压电常数； ②机械性能： 机械强度高、刚度大，以期获得宽的线性
范围和高的固有振动频率； ③电性能：具有高电阻率和大介电常数，以减弱外部分布 电容的影响并获得良好的低频特性； ④环境适应性强：温度和湿度稳定性要好，要求具有较 高的居里点，获得较宽的工作温度范围； 13 ⑤时间稳定性：要求压电性能不随时间变化。
从作用力看，元件是串接的，因而每片受到的作用力相同，产生的变 形和电荷数量大小都与单片时相同。
图a）从电路上看，这是并联接法， 类似两个电容的并联。所以， 外力作用下正负电极上的 电荷量增加了1倍，电容量也增加了1倍，输 出电压与单片时相同。 图b）从电路上看是串联的，两压电片中间粘接处正负电荷中和， 上、 下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片的一半，输出电 压增大了1倍。
3. 交通监测
将高分子压电电 缆埋在公路上，可以 获取车型分类信息 （包括轴数、轴距、 轮距、单双轮胎）、 车速监测、收费站地 磅、闯红灯拍照、停 车区域监控、交通数 据信息采集（道路监 控）及机场滑行道等。
高压压电传感器静态与准静态校准方法研究
高压压电传感器静态与准静态校准方法研究狄长安;孟祥明;边鹏;孔德仁【摘要】Aiming at the differences between the static and quasi-static sensitivities of the high-pressure piezoelectric sensors in the chamber pressure measurement,the quantitative analysis was accomplished.The static and quasi-static calibrations to sensors (kistler 6215 )were made respectively by static pressure calibration device and hydraulic dynamics calibration device with drop hammer.The models about the two calibration methods were respectively established by least square methodfirstly.Then,the variance significance of two work models were analyzed by F test,and the confidence intervals of two regression lines were analyzed,and the change law of point sensitivity in two groups of calibration data were studied as well.The results show that the slopes of two regression lines are not the same at a confidence level of 0.05,and the quasi-static calibrations to sensors(6215)is more practical than static calibrations.%针对用于膛压测量的高压压电传感器静态与准静态工作曲线之间的差异展开了定量的分析，分别利用静态压力标定机及落锤液压动标装置对Kistler6215传感器进行了静态及准静态校准，采用最小二乘法分别建立了静态校准和准静态校准的工作模型；通过F检验法检验了2种工作模型方差的显著性，并对两条回归直线斜率的置信区间进行了分析，同时研究了2组标定数据的点灵敏度的变化情况。
压电式压力传感器标定方法
压电式压力传感器标定方法压电式压力传感器是一种常用的测量压力的传感器，其工作原理是利用压电效应将压力转化为电信号。
为了保证传感器的准确性和可靠性，需要对其进行标定。
本文将介绍压电式压力传感器的标定方法。
一、标定原理压电式压力传感器的标定主要是通过施加不同压力到传感器上，测量对应的输出电压或电流，然后建立压力与电信号之间的关系。
标定的目的是确定传感器的灵敏度和线性度。
二、标定设备和仪器1. 压力源：使用稳定可调的压力源，可以是液压泵或气压源，确保施加到传感器上的压力准确可控。
2. 电压表或电流表：用于测量传感器输出的电压或电流信号。
3. 数据采集系统：将传感器的输出信号采集并记录下来，可以使用数据采集卡或数据采集仪等设备。
三、标定步骤1. 准备工作：连接好压力源、电压表或电流表、数据采集系统，并进行相应的校准。
2. 将传感器与标定设备连接好，并确保连接牢固可靠。
3. 施加压力：根据需要的压力范围，逐步施加压力到传感器上，并记录下相应的输出电压或电流。
4. 重复步骤3，以不同的压力值进行标定，至少需要3个点以建立压力与电信号之间的关系。
5. 数据处理：将采集到的数据导入数据处理软件中，进行拟合或回归分析，确定传感器的灵敏度和线性度。
6. 结果验证：使用已知压力进行验证，检查标定结果的准确性和可靠性。
四、注意事项1. 在标定过程中，要确保传感器和标定设备的连接牢固可靠，避免引入额外的误差。
2. 施加压力时要平稳缓慢，避免冲击加载导致传感器的损坏。
3. 根据传感器的特性和要求，选择合适的压力范围和标定点数。
4. 在数据处理过程中，要注意选择合适的拟合方法或回归模型，确保结果的准确性和可靠性。
5. 标定完成后，要及时对标定设备进行校准，以确保下次标定的准确性。
总结：压电式压力传感器的标定是确保其准确性和可靠性的重要步骤。
通过施加不同压力并测量对应的输出信号，可以建立压力与电信号之间的关系。
标定设备和仪器的选择和使用要注意细节，确保标定结果的准确性和可靠性。
压电式传感器应用
压电式压力传感器原理及应用王佳 050410140摘要：压电式压力传感器可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。
也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。
它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。
本文主要讨论压电式压力传感器原理及压电式压力传感器的光纤传输技术应用在内弹道试验研究中的使用。
关键词：压电式传感器压力内弹道试验压电式压力传感器（piezoelectric type pressure transducer）1.0 压电效应某些离子型晶体电介质（如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等）沿着某一个方向受力而发生机械变形(压缩或伸长)时，其内部将发生极化现象，而在其某些表面上会产生电荷。
当外力去掉后，它又会重新回到不带电的状态，此现象称为“压电效应”。
压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应。
1.1 压电式压力传感器的特点压电式压力传感器是基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
它的敏感元件由压电材料制成。
压电材料受力后表面产生电荷。
此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。
压电式压力传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。
压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。
由压电材料制成的压电元件受到压力作用时产生的电荷量与作用力之间呈线性关系：Q=kSp式中 Q为电荷量；k为压电常数；S为作用面积；p为压力。
通过测量电荷量可知被测压力大小。
压电式压力传感器的工作原理与压电式加速度传感器和力传感器基本相同，不同的是弹性元件是由膜片等把压力转换成集中力，再传给压电元件。
为了保证静态特性及稳定性，通常多采用压电晶片并联。
在压电式压力传感器中常用的压电材料有石英晶体和压电陶瓷，其中石英晶体应用得最为广泛。
下面是采用石英晶片的膜片式压电压力传感器图。
10-1 压力传感器的静态标定
压力计是利用活塞和加在活塞中的砝码重量所产生的压力与手摇压力
泵所产生的压力相平衡的原理进行标定工作，其精度可达 ±0.05 % 以上。
§10-1 压力传感器的静态标定 标定时，把传感器装在连接螺帽上，然后，按照活塞压力计的操作
上面的标定方法不适合压电式压力测量系统，因为活塞压力计的加 载过程时间太长，致使传感器产生的电荷有泄漏，严重影响其标定精度。 所以对压电式测压系统一般采用杠杆式压力标定机或弹簧测力计式压力标 定机。
§10-1 压力传感器的静态标定
图10-3是杠杆式压力标定机的示意图。标定时，按要求的压力间距，选 定待标的压力点数，按下式计算所需加的砝码重量 W
§10-1 压力传感器的静态标定
式中
P F S
P——所需标定的受力面积。
压力标定曲线的绘制，如同活塞式压力计中所述的相同，并可算出其 静态特性参数。
规程，转动压力泵的手轮，使托盘上升到规定的刻线位置；按所要求的压 力间隔，逐点增加砝码重量，使压力计产生所需的压力；同时用数字电压 表记下传感器在相应压力下的输出值。这样就可以得出被标定传感器或测 压系统的输出特性曲线（即输出与压力间的关系曲线）。根据这条曲线可 确定出所需要的各个静态特性指标。
在实际测试中，为了确定整个测压系统的输出特性，往往需要进行 现场标定。为了操作方便，可以不用砝码加载，而直接用标准压力表读取 所加的压力。测出整个测试系统在各压力下的输出电压值或示波器上的光 点位移量h，就可得到如图10-2所示的压力标定曲线。
§10-1 压力传感器的静态标定
目前，常用的静态标定装置有:活塞压力计、杠杆式和弹簧测力计式 压力标定机。
传感器的标定与校准讲义
绝对误差在理论上是指测量值x与被测量的真值xi之间的 差值，即
=xxi=xx0 (真值xi一般用相对真值x0代替） 绝对误差是可正可负的，而不是误差的绝对值；绝对误 差还有量纲，它的单位与被测量的单位相同。
12.1 测量误差基本概念
测量误差的分类：
●标准活塞压力计标定装置，如图14-7所示；压力标定 曲线如图14-8所示。
图14-7 活塞压力计标定压力示意图
图4-8 压力标定曲线
12.4 压力传感器的标定和校准
●杠杆式测力计标定装置，如图14-9所示，砝码重量与 压力的关系
W=pSb/a p=Wa/Sb
图14-9 杠杆式压力标定机示意图
12.4 压力传感器的标定和校准
静态标定—标定静态特性：灵敏度，线性度，
传感器的标定
精度…；
动态标定—动态特性参数（；n，）测试； 动态标定信号：阶跃信号或正弦信号。
传感器的标定与校准的目的:保正测量的准确、统一和法
制性。
12.1 测量误差基本概念
12.1.1 测量与测量误差
1.测量 “测量是以确定量值为目的的一种操作”。这种“操作” 就是测量中的比较过程——将被测参数与其相应的测量单 位进行比较的过程。实现比较的工具就是测量仪器仪表 （简称仪表）。 检测是意义更为广泛的测量，它包含测量和检验的双 重含义。工程参数检测就是用专门的技术工具（仪表）， 依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。一个完整 检测过程应包括：
12.3 传感器的动态特性标定
二、二阶传感器的动态标定
确定传感器的阻尼比和固有频率 n 。 欠阻尼二阶传感器的阶跃响应（如图14-3）
y(t) k 1
传感器的补偿与标定
1、屏蔽
传感器与检测技术
方法
噪声源 原理及方法
举例
电场屏蔽 电场间的相互影响 屏蔽层接地
低噪声同轴电缆
电磁屏蔽 高频外磁场
楞次定律
屏蔽层接地，电场屏蔽 和电磁屏蔽功能
磁屏蔽
磁力线
高导磁材料作 接地后，具有磁屏蔽和
屏蔽层
电屏蔽功能
2、隔离
传感器与检测技术
隔热、隔振、密封
温度
传感器输入 传感器输出
T0 T1 T2 …… Tn
X0 X0 X0 …… X0
Y0 Y1 Y2 …… Yn
y0 yif (Ti)
补偿与校正方法
硬件：电子线路 软件：单片机
八、集成化与智能化
传感器与检测技术
1、集成化
（1）将传感器和信号处理电路制作在同一芯片上
（2）将多个相同或不同的敏感元件集成在同一芯 片上，实现多参数测量。
bl d
输出灵敏度提高一倍，消除了零位输出项 l。
例1-11 超声波流速计。
传感器与检测技术
超声波传感器：声-电转换 超声波换能器：压电式
可逆性 发射超声波: 电能 接收超声波: 机械能
介质性质 传播速度c 温度
机械能 超声波发生器 电能 超声波接收器
t1
D
sin (c v cos)
f 1 n nsin (c v cos )
H (s) A(s)
1 A(s)
传感器与检测技术
A
A
H
(s)
1
1
s
A
1
1
A s
A
1 s
1 s 1 A
A A
压电式压力传感器的工作原理
压电式压力传感器的工作原理压电式压力传感器是一种常见的压力测量设备，它利用压电效应将压力信号转换为电信号。
其工作原理主要基于压电材料的特性和压力作用下的变形效应。
压电效应是指某些晶体在受力或变形时会产生电荷。
压电材料是一种具有这种特性的材料，如石英、锆钛酸铅等。
当外力作用于压电材料时，材料的晶格结构会发生微小的变形，从而引发电荷的分离和聚集，产生电势差，即压电效应。
这种效应的典型代表是压电晶体的晶须，它们在受到压力时会产生电荷的分离。
压电式压力传感器利用压电材料的压电效应来测量压力。
传感器通常由一块薄片状的压电材料和电极构成。
当外界施加压力时，压电材料会发生微小的形变，导致电荷的分离和聚集。
电极会收集这些电荷，并将其转换为电信号输出。
具体而言，压电式压力传感器的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 压力施加：传感器的压电材料暴露在待测压力下，压力会导致材料发生微小的形变。
2. 形变产生电荷：压力作用下，压电材料的晶格结构发生微小的变化，导致电荷的分离和聚集。
3. 电荷收集和转换：电极将产生的电荷收集起来，并将其转换为电信号。
4. 电信号输出：电信号经过放大和处理后，输出为与压力成比例的电压或电流信号。
压电式压力传感器具有许多优点，例如高灵敏度、快速响应、宽工作范围、高可靠性等。
它们广泛应用于工业自动化、汽车工程、医疗设备等领域，用于测量各种流体和气体的压力。
压电式压力传感器利用压电材料的压电效应将压力信号转换为电信号。
通过压力施加、形变产生电荷、电荷收集和转换以及电信号输出等步骤，传感器能够准确测量压力值，并将其转化为可读的电信号。
这种传感器在各个领域中都有广泛的应用，为我们提供了重要的压力测量手段。
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压电式压力传感器标定方法
压电式压力传感器是一种常用的传感器，用于测量各种介质的压力。
为了保证传感器的准确性和可靠性，需要对其进行标定。
本文将介绍压电式压力传感器的标定方法。
一、什么是压电式压力传感器
压电式压力传感器是一种利用压电效应来测量压力的传感器。
它由一个压电陶瓷片和一个金属薄膜组成。
当外界施加压力时，压电陶瓷片会产生电荷，通过金属薄膜导出，从而实现对压力的测量。
二、为什么需要标定压电式压力传感器
压电式压力传感器的灵敏度和线性度会随着时间的推移而发生变化，因此需要定期进行标定，以确保其测量结果的准确性。
同时，不同的传感器在制造过程中存在一定的误差，通过标定可以消除这些误差，提高传感器的性能。
三、压电式压力传感器的标定方法
1. 静态标定方法
静态标定方法是最常用的标定方法之一。
该方法通过施加不同的压力，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。
具体步骤如下：
（1）选择一个已知压力的标准压力表，并将其连接到待标定的传感器上。
（2）将待标定传感器与标准压力表一起放置在一个封闭的容器中，通过控制容器内的压力来改变压力传感器的输入。
（3）记录传感器的输出信号和标准压力表的读数，建立压力与输出信号之间的线性关系。
（4）重复以上步骤，使用不同的压力值进行标定，以获得更准确的标定曲线。
2. 动态标定方法
动态标定方法是另一种常用的标定方法。
该方法通过施加不同频率和幅值的正弦波信号，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。
具体步骤如下：
（1）选择一个信号发生器，并将其连接到待标定的传感器上。
（2）通过信号发生器输出不同频率和幅值的正弦波信号，施加到传感器上。
（3）测量传感器的输出信号，并记录其与输入信号的幅值和相位差。
（4）根据输入信号和输出信号的幅值和相位差，建立压力与输出信
号之间的关系。
（5）重复以上步骤，使用不同频率和幅值的正弦波信号进行标定，以获得更准确的标定曲线。
四、标定结果的评估与调整
在完成标定后，需要对标定结果进行评估，并进行必要的调整。
评估标定结果的常用方法有残差分析和统计分析。
如果评估结果不满足要求，可以根据评估结果进行适当的调整，以提高传感器的准确性和可靠性。
五、标定的注意事项
在进行压电式压力传感器的标定时，需要注意以下几点：
（1）尽量选择标准压力表的测量范围与待标定传感器的测量范围相匹配，以获得更准确的标定结果。
（2）在进行动态标定时，需要考虑信号发生器的频率范围和输出功率，以确保传感器能够正常工作。
（3）在进行标定前，需要对传感器进行预热，以确保其工作在稳定状态下。
（4）在进行标定时，应避免外界干扰，以确保传感器的输出信号准
确可靠。
（5）标定结果应记录并保存，以便日后的使用和参考。
六、总结
压电式压力传感器是一种常用的传感器，通过标定可以提高其测量结果的准确性和可靠性。
静态标定和动态标定是常用的标定方法，通过施加不同的压力或正弦波信号，测量传感器的输出信号，建立压力与输出信号之间的关系。
在进行标定时，需要注意标准压力表的选择、信号发生器的设置、传感器的预热和外界干扰的避免。
标定结果应进行评估和调整，并记录保存，以便日后使用。
通过标定，可以提高压电式压力传感器的准确性和可靠性，满足实际应用的需求。