电气式压力计.

平顶山
化工仪表及自动化
李子聪
目 录
第三节
电气Fra Baidu bibliotek压力计
第一部分 应变式压力传感器 第二部分 压阻式压力传感器
第三部分 电容式压力传感器
电气式压力计又称电学压力计。将压力直接或间接地转换成与压 力有一定关系的各种电量，再由电量的测量而测得压力值。有电 阻式压力计、电容式压力计、压电式压力计和压磁式压力计等。 常用于测量变化很快的压力、高压或超高压。
壹
应 变 式 压 力 传 感 器
应变计中应用最多的是粘贴式应变计（即应变片）。它的主要缺点是输出信号小、线性 范围窄,而且动态响应较差。但由于 应变片的体积小，商品化的应变片有多种规格 可供选择，而且可以灵活设计弹性敏感元件的形式以适应各种应用场合，所以用应变片 制造的应变式压力传感器仍有广泛的应用。按弹性敏感元件结构的不同,应变式压力 传感器大致可分为应变管式、膜片式、应变梁式和组合式4种。
动态压力测量方面有广泛应用
第 一 部 分
应 变 式 压 力 传 感 器
膜片式
它的弹性敏感元件为周边固定圆形金属平膜 片。膜片受压力变形时，中心处径向应变和切向 应变均达到正的最大值，而边缘处径向应变达到 负的最大值，切向应变为零。因此常把两个应变 片分别贴在正负最大应变处，并接成相邻桥臂的 半桥电路以获得较大灵敏度和温度补偿作用。采 用圆形箔式应变计（见电阻应变计）则能最大限
第 一 部 分
应 变 式 压 力 传 感 器
应 用
应变式压力传感器是压力传感器中应用比 较多的一种传感器，它一般用于测量较大的压
力，广泛应用于测量管道内部压力、内燃机燃
气的压力、压差和喷射压力、发动机和导弹试 验中的脉动压力，以及各种领域中的流体压力 等。
第 一 部 分
应变式压力传感器
应变管式
又称应变筒式。它的弹性敏感元件为一端封 闭的薄壁圆筒，其另一端带有法兰与被测系统连 接。在筒壁上贴有2片或4片应变片，其中一半贴 在实心部分作为温度补偿片，另一半作为测量应 变片。当没有压力时4片应变片组成平衡的全桥式 电路;当压力作用于内腔时，圆筒变形成“腰鼓 形”，使电桥失去平衡，输出与压力成一定关系 的电压。这种传感器还可以利用活塞将被测压力 转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片 传递被测压力。应变管式压力传感器的结构简单、 制造方便、适用性强，在火箭弹、炮弹和火炮的
应 用
参
电 容 式 压 力 传 感 器
电容式传感器是应用最广泛的一种压力传感器，其原理十分简单。一个无限大平行平板电容器 的电容值可表示为：C=εs/d（为平行平板间介质的介电常数，d为极板的间距，s为极板的覆 盖面积）改变其中某个参数，即可改变电容量。由于结构简单，几乎所有电容式压力传感器均 采用改变间隙的方法来获得可变电容。
度地利用膜片的应变效果。这种传感器的非线性
较显著。膜片式压力传感器的最新产品是将弹性 敏感元件和应变片的作用集于单晶硅膜片一身， 即采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电 阻条，并采用周边固定结构制成的固态压力传感 器
第 一 部 分
应变式压力传感器
应变梁式
测量较小压力时，可采用固定梁或等强度梁的结构。一种方法是用膜片把压力转换为 力再通过传力杆传递给应变梁。两端固定梁的最大应变处在梁的两端和中点，应变片就贴 在这些地方。这种结构还有其他形式，例如可采用悬梁与膜片或波纹管构成。
第 一 部 分
应 变 式 压 力 传 感 器
组合式
在组合式应变压力传感器中，弹性敏感元件可分为感受元件和弹性 应变元件。感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变最敏感的 部位，而应变片则贴在弹性应变元件的最大应变处。实际上较复杂的应 变管式和应变梁式都属于这种型式。感受元件有膜片、膜盒、波纹管、 波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、形梁、 筒等。它们之间可根据不同需要组合成多种型式。 体或液体的压力、内燃机管道压力等等。 环形梁、薄壁 应变式压力传感器
第 三 部 分
电容式压力传感器
它一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄 膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压 力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的 电容量发生变化，通过测量电路即可输出 与电压成一定关系的电信号。电容式压力 传感器属于极距变化型电容式传感器，可 分为单电容式压力传感器和差动电容式压 力传感器
第 二 部 分
压阻式压力传感器 压阻式传感 器是压力式 传感器的一 种。压阻式 压力传感器 又称扩散硅 压力传感器
结构
第 二 部 分
压阻式压力传感器
电阻应变片式传感器
第 二 部 分
压阻式压力传感器
压阻式传感器广泛地应用航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、 气象、地质、地震测量等各个领域。在航天和航空工业中压力是一个关键参数,对静态和 动态压力,局部压力和整个压力场的测量都要求很高的精度。压阻式传感器是用于这方面 的较理想的传感器。在飞机喷气发动机中心压力的测量中，使用专门设计的硅压力传感 器,其工作温度达500℃以上。在波音客机的大气数据测量系统中采用了精度高达0.05%的 配套硅压力传感器。在尺寸缩小的风洞模型试验中，压阻式传感器能密集安装在风洞进 口处和发动机进气管道模型中。单个传感器直径仅2.36毫米，固有频率高达300千赫,非 线性和滞后均为全量程的±0.22%。在生物医学方面,压阻式传感器也是理想的检测工具。 已制成扩散硅膜薄到10微米,外径仅0.5毫米的注射针型压阻式压力传感器和能测量心血 管、颅内、尿道、子宫和眼球内压力的传感器。压阻式传感器还有效地应用于爆炸压力 和冲击波的测量、真空测量、监测和控制汽车发动机的性能以及诸如测量枪炮膛内压力、 发射冲击波等兵器方面的测量。此外，在油井压力测量、随钻测向和测位地下密封电缆 故障点的检测以及流量和液位测量等方面都广泛应用压阻式传感器。
主要用来测量流动介质动态或静态压力，例如动力管道设备的进出口气
贰
压 阻 式 压 力 传 感 器
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。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物 理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。