柱式拉压力传感器
传感器：第2章应变式传感器
于是有
(Rb)t Rb(bK(eb) )t
Ra(aK(ea))1 Rb(bK(eb))
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即
Ra bK(eb) Rb aK(ea)
通过选择两种敏感栅的电阻，使之符合上式。即可实 现温度补偿。
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（3）电路补偿 采用电桥电路和双应变片可以补偿温度误差。如图
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2.1 金属应变式传感器
特点：精度高、量程大；频响好；结构简单；环境适 应性强；易于小型化和固态化；价格低廉、品种多。
一、应变概念 应变：构件内任一点处的变形程度。应变又可分为线
应变 和切应变 ，均为无量纲量。
线应变 表示变形前构件内任一点处的一条微线段, 变形后的长度改变量与其原始长度之比。
应变式传感器包括两部份，一是弹性敏感元件，将被 测量转换为应变；二是应变片，将应变转化为电阻 的变化。
被测量
应变量
弹性元件
电阻
应变片
变化
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（一）柱式压力传感器 圆柱式压力传感器分为实心和空心两种。
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2020/5/5Leabharlann 柱式力传感器应变片的粘贴方式
对于柱式压力传感器其轴向应变和圆周方向应变与轴 向受力成正比例关系。
应变波波长为 ，应变栅长为 l 时，时刻 t 应变
因沿而构应件变的片分中布点为的应(x变)为0sin2x
t
0
sin2
xt
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应变片测得的应变为栅长 l 范围内的平均应变 m ，
其数值为
m1lxxtt 2 2ll 0sin2xdxt0sin2xt sin ll
柱式压力传感器使用注意事项
柱式压力传感器使用注意事项
柱式压力传感器是一种常见的测量压力的传感器，使用时需要注意以下几点：
1. 安装时应避免受到外力影响，应固定在稳定的位置上以避免干扰测量结果。
2. 在使用前应确保传感器与测量系统连接正确，并进行校准以保证测量结果的准确性。
3. 在使用时应避免传感器受到过大的压力，以免损坏传感器。
4. 在传感器使用过程中，应注意看是否有氧化，腐蚀等问题，如有问题应及时替换或进行维修。
5. 在使用不同介质时，应选择适合介质的传感器，以确保测量结果的准确性。
6. 在存储和运输传感器时，应注意避免受到过大的震动和摩擦，以免影响传感器的灵敏度和准确性。
7. 在传感器使用过程中，应注意保持其干燥、清洁，避免灰尘，水气等污染，从而保证传感器测量的准确性。
总之，柱式压力传感器在使用前要进行正确的安装和校准，使用时要注意避免外界因素的干扰，并对其维护保养，尽可能延长其使用寿命。
圆柱立式传感器原理
圆柱立式传感器原理
圆柱立式传感器又称为环形弹性元件传感器，是一种使用环形弹性元件作为传感器感应部件的传感器。
其原理是通过弹性元件形变量的改变，反映被测量物理量的大小，然后将形变量转化为电信号输出。
圆柱立式传感器主要由两部分构成，即弹性环形元件和固定部分。
弹性环形元件通常采用高强度材料，例如不锈钢、硅钢片等，具有较高的弹性模量和一定的韧性。
固定部分包括底座和上盖板，固定弹性环形元件，并提供电信号输出。
当外部物理量作用于圆柱立式传感器时，弹性环形元件会发生形变，形变的大小取决于物理量的大小。
弹性环形元件的形变量通常以电阻、电容、压阻等形式表现。
这些形变量都可以被转化为电信号输出。
例如，弹性环形元件的电阻随形变量的改变而变化，可以通过电桥电路进行测量。
压阻则是弹性环形元件压缩后的电阻值，可以通过测量电阻变化来判断被测量物理量的大小。
圆柱立式传感器具有灵敏度高、精度高、反应速度快、可靠性高等特点。
可以被广泛应用于压力、扭矩、重量、位移等力学量的测量和控制中。
例如，在机械制造、化工、航空航天、汽车等领域都有广泛的应用。
圆柱立式传感器也有很多种不同的形状和尺寸，可以根据需要进行定制。
需要注意的是，圆柱立式传感器的外形尺寸和形状直接影响其测量精度和灵敏度。
因此，在选择圆柱立式传感器时，需要根据被测量物理量的不同要求，选择合适的尺寸和形状。
称重传感器选型
1.拉压两用传感器（即可单独测拉力或压力，也可以同时测拉压力）型号为： CXL-101(S 型) .CXL-102/CXH-118(柱式).CXL-110/CXL-119(筒式).CXH-117(轮辐式)
2.测压力荷重,型号为 CXH-103(轮辐式).CXH-106/CXH-109(油田专用).CXZ-107(轴销式),CXH-108(桥式).CXZ-111(轴承座
式).CXH-112/CXH-129(筒式).CXH-116/CXH-120(组合式).CXH-125(膜合).CXH-127(微型).CXH-126(柱 式).TJP-2(台式) 3.测钢丝绳拉力.型号为 CXH-105 /CXZ-111(轴承座式) 4.悬臂式压力测量.型号为 CXH-104.CXH-115.CXH-128. CXH-114(波纹管式). 5.测旁压张力.型号为 CXH-105
应用于高湿度环境，具有优越的抗扭抗侧抗偏载能力 。应
用于皮带秤，料斗秤，机电结合秤，吊钩秤及各种工程装置的测力
技术指标： 指标名称
性能指标
测量范围
0～5kg-10T
电源电压及输出灵敏度精度 10V DC
输出：≈1.5mV/V
24 V DC
输出：电流信号 4~20mA，电压信号 1~5VDC
精度
±0.1 % F· S， ±0.2 % F· S ， ±0.5 % F· S
动控制设备接口或与计算机联网，变送器具备标准信号外调零，外调增益功能。
（1）传感器接线图
（2）二线制电流变送器接线图 （3）三线制电流、电压、变送器接线图
二、 使用说明
1. 传感器与放大器配接图
信号+黄
黄
传 信号-白
内工大 测试技术 第四章_力参量的测量
第四章 力参量的测量--------20页，3万字力是物体之间的相互作用，各种机械运动都是力或力矩传递的结果，因此力参量是机械工程中最常见的基础被测参量之一。
在研究机器零件的刚度、强度、设备的力能关系以及工艺参数时都要进行应力应变的测量。
本章所介绍的力参量测量就是指作用于构件或零件表面上应力的直接测量或经转换后的各种集中力, 如拉(压)力, 弯矩, 扭矩等的测量。
力施加于某一物体后, 将产生两种效应, 一是使物体的运动状态改变,称为“动力效应” ；二是使物体产生变形，称为“静力效应”。
而在机械工程当中, 大部分测力方法都是基于“静力效应”。
在以上基础上发展出了多种力测量方法，如机械测力法，光学测力法和电测法。
而电测法就是利用各种电参量式力传感器和电子测量线路或仪器对力参量进行测量的方法。
电参量式力传感器有电阻应变式、电容式、电感式等。
其中电阻应变式力传感器应用最为广泛。
这种方法的主要特点是测量精度高、变换后得到的电信号可以很方便地进行传输和各种变换处理, 例如可进行连续的测量和记录以及直接和计算机数据处理系统相连接等。
本章主要介绍电阻应变式电测法，其测量系统主要由电阻应变式力传感器、测量电路、显示与记录仪器或计算机等设备组成，如图4-1所示。
ε图4-1 电阻应变式测试框图第一节 电阻应变式力传感器电阻应变式力传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。
其基本元件电阻应变片可分为金属电阻应变片和半导体应变片两类，是一种将应变转换成电阻变化的变换元件。
将应变片粘贴在被测构件表面上，随着构件受力变形，应变片产生与构件表面应变成比例的电阻变化，应用适当测量电路和仪器就能测得构件的应变或应力。
应变片不仅能测应变，而且对能转化为应变变化的物理量，如力、扭矩、压强、位移、温度、加速度等，都可利用应变片进行测量，所以它在测试中应用非常广泛。
电阻应变式测试技术之所以得到广泛应用，是由于它具有以下优点：①非线性小，电阻的变化同应变成线性关系；②应变片尺寸小（我国的应变片栅长最小达0.178mm ），重量轻（一般为0.1~0.2g ），惯性小，频率响应好，可测0～500kHz 的动态应变；③测量范围广，一般测量范围为10~10-4量级的微应变；用高精度、高稳定性测量系统和u 或i ε半导体应变片可测出10-2量级的微应变；④测量精度高，动态测试精度达1%，静态测试技术可达0.1%；⑤可在各种复杂或恶劣的环境中进行测量。
柱式水标尺
柱式水标尺一、柱式水标尺，也被称为液位计或液位传感器，是一种用于测量液体或气体中液位高度的设备。
它在工业、化工、环保、水处理等领域中得到广泛应用。
本文将深入探讨柱式水标尺的工作原理、结构特点、应用领域以及选型和安装注意事项。
二、工作原理柱式水标尺的工作原理基于液体静压力的传导原理。
其基本构成包括管道、管内液体和指示装置。
当柱式水标尺的一端与被测液体连接时，被测液体通过管道进入柱式水标尺的测量部分。
由于液体的静压力，液体的高度将在柱状管内形成一个明显的水柱。
通过观察这个水柱的高度，可以准确地判断液位高度。
三、结构特点3.1 管道结构：柱式水标尺的管道一般采用透明的材质，以方便用户直观地观察液位高度。
常见的材料有玻璃、聚氨酯、PVC等，选择材质要考虑被测液体的性质和工作环境的要求。
3.2 指示装置：柱式水标尺的指示装置通常包括指针、标尺或数字显示器。
指针通常与测量管连接，随着液位变化而移动，标尺上的刻度或数字用于直观读取液位高度。
3.3 连接方式：柱式水标尺可以通过法兰、螺纹连接等方式与被测液体的容器相连接，确保液体能够自由地进入柱式水标尺的测量部分。
3.4 阀门控制：某些柱式水标尺具有阀门控制功能，可以通过操作阀门来控制液体的流动，方便用户进行液体的排放或加注。
四、应用领域4.1 化工工业：在化工生产中，柱式水标尺常用于监测反应釜、储罐等设备中的液位，确保生产过程的稳定和安全。
4.2 水处理领域：在水处理过程中，柱式水标尺被广泛用于监测水箱、水槽、沉淀池等设备中的水位，用于控制和调节水处理系统。
4.3 石油工业：在石油储罐、管道等设备中，柱式水标尺可用于监测石油液位，确保石油储存和输送的安全和高效。
4.4 医疗设备：在医疗设备中，柱式水标尺常被应用于血液透析机、输液设备等，用于准确测量液体的液位，确保医疗操作的准确性。
五、选型和安装注意事项5.1 液体性质：在选型时，需考虑被测液体的性质，如温度、粘度、腐蚀性等，选择适合的柱式水标尺材质和结构。
压力测量仪表按工作原理分为液柱式
压力测量仪表按工作原理分为液柱式、弹性式、负荷式和电测式等类型.. 液压式压力测量仪表常称为液柱式压力计;它是以一定高度的液柱所产生的压力;与被测压力相平衡的原理测量压力的..大多是一根直的或弯成 U形的玻璃管;其中充以工作液体..常用的工作液体为蒸馏水、水银和酒精..因玻璃管强度不高;并受读数限制;因此所测压力一般不超过0.3兆帕..它的特点是..液柱式压力计灵敏度高;因此主要用作实验室中的低压基准仪表;以校验工作用压力测量仪表..由于工作液体的重度在环境温度、重力加速度改变时会发生变化;对测量的结果常需要进行温度和重力加速度等方面的修正..弹性性式压力测量仪表是利用各种不同形状的弹性元件;在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表..弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同;可分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等；按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等..这类仪表的特点是结构简单;结实耐用;测量范围宽;是压力测量仪表中应用最多的一种..负荷式压力测量仪表常称为负荷式压力计;它是直接按压力的定义制作的;常见的有活塞式压力计、浮球式压力计和钟罩式压力计..由于活塞和砝码均可精确加工和测量;因此这类压力计的误差很小;主要作为压力基准仪表使用;测量范围从数十帕至2500兆帕..电测式压力测量仪表是利用金属或半导体的物理特性;直接将压力转换为电压、电流信号或频率信号输出;或是通过电阻应变片等;将弹性体的形变转换为电压、电流信号输出..代表性产品有压电式、压阻式、振频式、电容式和应变式等压力传感器所构成的电测式压力测量仪表..精确度可达0.02级;测量范围从数十帕至700兆帕不等..艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台;正品现货、优势价格、迅捷配送;是一站式采购的工业品商城具有10年工业用品电子商务领域研究;以强大的信息通道建设的优势;以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力;为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品..压力检测仪表的种类根据不同使用场合的要求;工程中出现了许多种类的压力检测仪表..这些压力检测仪表的原理各不相同;特点各异;有的精度高;但不适合工业现场使用；有的精度较低;但结构简单、价格低廉、使用方便;在工业上得到了大量应用；有的适合现场指示；有的适合将压力信号远传;实现自动控制..总的来说;测压仪表可分为四类：弹性式压力计、电气式压力计、液柱式压力计、活塞式压力计..弹性式压力计以弹簧管压力表为代表;主要特点是结构简单、使用牢固可靠、价格低廉、测量范围广等..若附加一定的装置还可以实现压力的远传、信号报警、自动控制等..其测量范围很宽;可从几百帕到数千兆帕;是工业上使用最广泛的一种测压仪表..但是弹性式压力计用作压力信号远传时;由于其必须先把压力转换成位移再转化为电量;所以它不能适应快速变化的脉动压力和高真空、超高压等场合下进行检测的需要..本实训中用到的标准压力表即为弹簧管压力表..液柱式压力计一般用来测量低压、真空度或压力差;且主要作现场指示用；活塞式压力计是根据水压机液体传送压力的原理;将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测量的..其测量精度很高;允许误差可小到0.05%~0.02%..但其结构复杂;价格较贵..一般用作标准型压力测量仪器;用来校验其他类型的压力计;本实训装置中即要用到活塞式压力计..如要将压力信号远传至中控室;则一般采用电气式压力传感器;它将通过压力敏感元件将被测压力信号检测出来;并转换成电阻、电流、电压、频率等形式的电信号输出..电气式压力计有电容式压力/差压变送器、硅压阻是压力传感器、应变筒式压力传感器以及智能压力变送器等..本实验中需要校验的压力变送器即为一款电容式压力变送器..压力表的选型1压力表种类的确定压力计的选用首先应该根据具体工艺的需要;按照实用和经济的原则;合理选择仪表的类型..如果工艺要求远传压力信号则可选用电容式压力/差压变送器等电气式压力计;如果工艺上仅仅要求就地显示压力;则一般选择简单、可靠、廉价的弹性式压力计..弹性式压力计的选择可从工艺对信号形式的要求、被测压力大小、被测介质的物理化学性质、现场环境条件和适于工作人员的观测五个方面来考虑..1如果工艺上要求就地观察且需要报警;则选用电接点压力表..否则选用一般弹簧管压力表..2如果测量压力大于0.4MPa;可选用弹簧管压力表；如果压力小于0.04MPa;则选用波纹管压力表或膜盒压力表..3如果被测介质是氨气则选用氨用压力表;这是因为普通弹簧管压力表的弹簧管采用铜合金;容易被氨气腐蚀..氨用压力表的结构、原理与普通弹簧管压力表没区别;只是其弹簧管采用碳钢材料；测量粘稠或酸碱介质的压力时;应选用不锈钢弹簧管、不锈钢机芯、不锈钢外壳或胶木外壳..测量氧气压力时;则必须选用氧用压力表;这种压力表是绝对禁油的.. 4如果现场震动厉害;则需选用耐震压力表;其壳体制成全密封结构;且在壳体内填充有阻尼油..对于脉冲压力的测量;可选用具有缓冲装置的压力表..5根据压力表所处位置和照明情况选用表径不等的仪表;一般压力表盘直径有40mm、60mm、100mm、150mm、200mm和250mm..。
桥式传感器与柱式传感器性能分析2
柱式传感器与桥式传感器的性能分析目前，我国的电子衡器制造业所采用的称重传感器以柱式传感器和桥式传感器最为普遍。
关于柱式传感器与桥式传感器的优劣问题也一直争论不休。
那么柱式传感器与桥式传感器各有什么优缺点呢？今天我想把自己在长期从事衡器设计、制造中对这两种传感器的一些理解、思考、体会拿出来与大家做一个交流，希望能起到一个抛砖引玉的作用，引起更多人的思考，研究。
对本人观点中的不足之处，希望大家给予批评指正。
电子衡器所用的传感器基本上都是应变式称重传感器，应变式称重传感器从设计原理上分为正应力传感器与剪切应力传感器。
正应力传感器是通过测量拉伸、压缩和弯曲应力来进行工作的；剪切应力传感器是通过测量剪切应力进行工作的。
正应力传感器的典型代表是柱式传感器；剪应力传感器的典型代表是桥式传感器。
一、权威文献对对柱式传感器与桥式传感器的描述1、柱式称重传感器关于柱式传感器的特点，《中国衡器实用技术手册》中是如下描述的：结构紧凑，几何形状简单，设计计算、机械加工、热处理、电阻应变计粘贴等均较容易；刚性较大，固有频率高，动态响应快；通过外壳和膜片易于实现焊接密封和抽真空充氮新工艺。
但其缺点也很突出，主要有：固有线性差，最大可达0.3%FS以上。
这是因为圆柱式弹性元件在承受拉向载荷时，随着载荷的增加横截面由于横向收缩而减小，故应力与应变超比例的增加，使输出大于线性值。
当承受压向载荷时，随着载荷的增加，弹性元件横截面由于横向变粗而增大，故应力与应变小于比例增加，使输出小于线性值。
外载荷越大，非线性误差越大。
只有进行非线性补偿，才能使称重传感器达到较高的准确度等级（摘自《中国衡器实用技术手册》P319）。
试验证明，在一般情况下，单柱式称重传感器抗水平侧向载荷的能力，在其额定载荷的10%以下，而整体三柱式传感器可达30%，整体四柱式传感器可达50%，作为传感器的应用性能是至关重要的。
（摘自《中国衡器实用技术手册》P323）而整体三柱式、四柱式传感器由于加工工艺复杂，制造成本太高，因此在市场上见不到，目前市场上的柱式传感器均为单柱式传感器。
BK系列称重传感器产品简介
·弹性体为柱式、筒式、柱环式结构，用于拉伸力和压缩力测量，抗偏、抗侧向力强。
·全密封结构，量程范围广，性能稳定可靠，安装使用方便。
·拉压式承载。
·适用于各种测力/称重的工业自动化测量控制系统。
测量范围
BK-1A
0～0.1,0.15,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8,1,1.5,2,3
绝缘电阻
2000
MΩ/100VDC
输入电阻：钢质
380±5/760±5
Ω
铝质
400±5/790±5
Ω
输出电阻
350±5/700±5
Ω
零点输出
0～±1
%F.S
安全过负荷率
150
%F.S
量程(t)
A
B
C
D
E
2-M
H
0.1,0.15,0.2,0.3,
0.4,0.5,0.6,0.8,1
ø63
95
120
16
ø25
t
输出灵敏度
1.5～2.0
mV/V
直线度L
±0.05;±0.1
%F.S
滞后H
±0.05;±0.1
%F.S
重复性R
±0.05;±0.1
%F.S
工作温度
-10～+60
℃
温度补偿范围
室温～+60
℃
零点温度影响
±0.05;±0.1
%F.S/10℃Βιβλιοθήκη 输出温度影响±0.05;±0.1
%F.S/10℃
激励电压
12
VDC
M16X1.5-6H
20
1.5,2,3
传感器原理及应用(第三版)第2章
金属丝的应变灵敏系数
K0由两部 分组成
①受力后材料几何尺寸变化（1+2μ）
②受力后材料电阻率的变化（Δρ/ρ）/ε（与几何尺寸及 金属丝本身特性有关）
对于金属电阻丝（1+2μ ）>>（Δ ρ /ρ ）/ε ，金属丝应变片灵敏 系数k0主要由材料的几何尺寸变化决定，即对于用金属制成的应变片 来说，起主要作用的是应变效应（电阻的相对变化与伸长或缩短间 存在比例关系叫应变）。金属丝的μ =0.25～0.5(钢的μ =0.285)故 k0≈1+2μ ，k0≈1.5～2。 对于半导体则不同：当半导体材料受到应力作用后，其电阻率发生 明显的变化，称为压阻效应。因此（Δρ/ρ）/ε=πE >> （1+2μ ） 故可忽略（1+2μ ）的影响，即对于用半导体制成的压阻传感器来说， 起主要作用的是压阻效应。半导体的k0≈ πE ≈ 50～100，灵敏度是 金属材料的几十到上百倍。 弹性模 压阻系
AR RK
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返
回
不引入补偿块（如下图所示） – 起到温度补偿作用 – 可提高灵敏度
A：如图，R1、RB正交粘结 则： U AR' RK (1 )
0
R正反面（R1受拉，应变为正；RB受压，应变为负） 则： '
U0 2 AR RK
应变计
应变片的粘贴
1. 检查通断 13.固定 5 .用透明胶带将应变片与构件在引脚处 临时固定，移动胶带位置使应变片达到 3 .再用细砂纸精磨（ 45度交叉纹）。 粘贴、焊接后，用胶布将引线和 正确定位。 2 .在选定贴应 被测对象固定在一起，防止拉动 4 .用棉纱或 引线和应变片。 变片的位置划
压力传感器工作原理图解
压⼒传感器⼯作原理图解随着⾃动化技术的进步，在⼯业设备中，除了液柱式压⼒计、弹性式压⼒表外，⽬前更多的是采⽤可将压⼒转换成电信号的压⼒变送器和传感器。
那么这些压⼒变送器和传感器是如何将压⼒信号转换为电信号的呢？不同的转换⽅式⼜有什么特点呢？今天电⼯学习⽹⼩编为⼤家汇总了⽬前常见的⼏种压的测量原理，希望能对⼤家有所帮助。
⼀、压电压⼒传感器压电式压⼒传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利⽤电⽓元件和其他机械把待测的压⼒转换成为电量，再进⾏相关测量⼯作的测量精密仪器，⽐如很多压⼒变送器和压⼒传感器。
压电传感器不可以应⽤在静态的测量当中，原因是受到外⼒作⽤后的电荷，当回路有⽆限⼤的输⼊抗阻的时候，才可以得以保存下来。
但是实际上并不是这样的。
因此压电传感器只可以应⽤在动态的测量当中。
它主要的压电材料是：磷酸⼆氢胺、酒⽯酸钾钠和⽯英。
压电效应就是在⽯英上发现的。
当应⼒发⽣变化的时候，电场的变化很⼩很⼩，其他的⼀些压电晶体就会替代⽯英。
酒⽯酸钾钠，它是具有很⼤的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使⽤在室内的湿度和温度都⽐较低的地⽅。
磷酸⼆氢胺是⼀种⼈造晶体，它可以在很⾼的湿度和很⾼的温度的环境中使⽤，所以，它的应⽤是⾮常⼴泛的。
随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应⽤了。
例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
以压电效应为⼯作原理的传感器，是机电转换式和⾃发电式传感器。
它的敏感元件是⽤压电的材料制作⽽成的，⽽当压电材料受到外⼒作⽤的时候，它的表⾯会形成电荷，电荷会通过电荷放⼤器、测量电路的放⼤以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外⼒成正⽐关系的电量输出。
它是⽤来测量⼒以及可以转换成为⼒的⾮电物理量，例如：加速度和压⼒。
它有很多优点：重量较轻、⼯作可靠、结构很简单、信噪⽐很⾼、灵敏度很⾼以及信频宽等等。
但是它也存在着某些缺点：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取⼀系列的防潮措施，⽽输出电流的响应⼜⽐较差，那就要使⽤电荷放⼤器或者⾼输⼊阻抗电路来弥补这个缺点，让仪器更好地⼯作。
基于电阻应变片的压力传感器设计
基于电阻应变片的压力传感器设计一、设计初衷：随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
本设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。
应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。
传感器的设计主要包括弹性元件的设计和处理电路的设计。
由于传感器输出的信号是微弱信号，故需要对其进行放大处理；由于传感器输出的信号里混有干扰信号，故需要对其进行检波滤波；由于传感器输出的信号通常都伴随着很大的共模电压（包括干扰电压），故需要设计共模抑制电路。
除此之外，还要设计调零电路。
二、初始条件：采用电阻应变片设计测量力、压力、加速度、位移等物理量的传感器，设计时自行确定被测变量及测试范围，并根据测量的需要选择应变片的型号、数量、粘贴方式以及弹性元件的结构形式、相关测试电路等。
三、方案的选择此次传感器课程设计选用应变式拉压传感器。
设计中只要把应半片贴在承受负载的弹性元件上，通过测量弹性元件的应变大小即可求出对应的负载大小，而弹性元件的应变大小可以通过应变片电阻大小的变化量来求得。
故可以通过选择不同的弹性元件和测量电路来提出不同的方案。
四、方案的制定1、根据弹性体的结构形式的不同可分为：轮辐式，梁式，环式，柱式等。
在测量拉/压力上主要用到的是柱式传感器。
柱式传感器的弹性元件分为实心和空心两种，如图1.1所示。
（a 是实心，b 是空心）1.1 柱式传感器的弹性元件应变片将应变的变化转换成电阻相对变化ΔR/R ，要把电阻的变化转换成电压或电流的变化，才能用电测仪表进行测量。
船舶大型柴油机所用到的传感器种类及原理
船舶大型柴油机所用到的传感器种类及原理【摘要】:船舶柴油机能够根据环境、工况等的变化进行自我调节和控制，它主要通过各种传感器来监测当前的运行参数。
本文简要介绍温度传感器、压力传感器和速度位置传感器、电容式传感器测量液位、电阻应变式旋转扭矩传感器。
电容式传感器测量液位采用差动电容差压传感器测量液体的压力,利用液体的压力公式计算液位 ,设计了一种便携式低功耗液位仪。
该仪器可以实现液位信号的采集和运算,同时还配有温度检测系统 ,通过软件编程对液位进行温度补偿 ,同时计算出液位值。
最后简述了几种常见的电阻应变式旋转扭矩传感器,对包括接触式、非接触式,可断轴、不可断轴,高转速、低转速等各种测量状态下应采取哪种旋转扭矩传感器进行测量及各种旋转扭矩传感器的优缺点都进行了详细的分析。
关键词：船舶柴油机；温度传感器；压力传感器；速度位置传感器电容式传感器测量液位；电阻应变式旋转扭矩传感器[A bstract]:Marine diesel engine can be environmental, such as changes in working conditions for self-regulation and control, it is mainly through a variety of sensors to monitor the current operating parameters.This paper introduces the temperature sensor, pressure sensor and speed position sensors, capacitive sensors measure liquid level, resistance strain rotary torque sensors.Capacitive liquid level sensor using differential capacitive differential pressure sensor to measure the liquid pressure, the pressure of the liquid formula level, low-power design of a portable liquid level meter.The instrument can achieve level signal acquisition and operation, and comes with temperature detection system, by software programming the temperature compensation of the liquid, while the value calculated level.The application of the several common resistance strain rotary torque sensors, and include contact, non-contact, can be broken shaft, not off-axis, high speed, low speed and other measurements which should be taken under torsionmoment of the sensors and the advantages and disadvantages of various rotary torque sensors have carried out a detailed analysis.Key words：Marine diesel engine; temperature sensor; pressure sensor; speed position sensor Capacitive liquid level sensor; resistance strain rotary torque sensorZS系列电感式转速传感器：产品ID:858产品类型：振动速度传感器型号：ZS 系列品牌：中航科技＞特点ZS 系列电感式转速传感器采用一体化结构设计，内藏高精密电子电路，灵敏度高、安装距离远、使用方便。
传感器基础知识
专业知识部分泰钦的主要产品是测力传感器及测控仪表（一）首先了解什么叫传感器传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。
所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成。
外界信号一般为非电物理量如：力、压力、重量、力矩位移、速度、温度、角度、高度。
电信号一般为易于精确处理的电量或电参量，如电流、电压、电阻、电感、频率。
我公司生产的传感器叫测力传感器，用专业术语统称应变式负荷传感器、称重传感器等。
应变式负荷传感器就是由电阻应变片，弹性体和检测电路三大重要部分组成。
1.电阻应变片。
电阻应变片分金属箔式应变片----（做出来的传感器又叫箔式传感器），另一个分为半导体应变片（做成的传感器叫半导体应变片）。
金属箔式应变片---用金属箔为敏感栅，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。
我公司常用阻值有：350Ω,650Ω,1KΩ等。
半导体应变计具有灵敏系数大、横向效益小，阻值范围宽等特性，广泛用于各种力敏传感器的线性补偿及传感器的力电转换元件。
它的缺点是系数大，长期稳定性较差。
2.弹性体---弹性体是一个有特殊形状的结构件。
它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变区电信号的转换任务。
3.检测电路检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。
应变式负荷传感器采用惠斯登电桥原理。
因为惠斯登电桥具有很多优点,如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。
从以上三个部分我们总结一下，传感器的工作原理：当有力沿应变计丝栅方向产生时，因为弹性体的形变导致应变计丝栅长度变化，根据欧姆定律，应变计阻值发生变化，结合惠斯登电桥原理，于是产生了与受力大小相对应的电压变化。
柱式力传感器的工作原理
柱式力传感器的工作原理
柱式力传感器是将力的大小转换为电信号的器件。
在传感器的性能参数中，灵敏度和分辨率是重要参数，在其他性能相同的情况下，灵敏度越高，分辨率越高。
柱式力传感器以其灵敏度高、分辨率高、抗过载能力强等优点，广泛应用于工程测试中。
柱式力传感器分为有源和无源两类。
无源柱式力传感器主要用于测量单轴、多轴或受偏心载荷的结构，有源柱式力传感器则主要用于测量受均布载荷作用的结构或在结构上测量应力。
由于有源柱式传感器具有稳定性好、灵敏度高、抗干扰能力强等优点，因此，有源柱式力传感器成为目前压力测试技术中应用最广的一种压力传感器。
柱式液压压力传感器有轴向、周向和横向三个方向的结构形式。
柱式力传感器的弹性元件由弹性梁组成，当液压油压作用在弹性梁上时，弹性梁受压而弯曲变形，弹性梁上相应位置处的应变片（或称电阻应变片式）的阻值发生变化，通过测量阻值就可得到液压油压力变化量。
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第五章 压力传感器讲解
2、压电陶瓷（PZT）： 压电陶瓷是一种经极化处理后的人工多晶铁电体。
特点： ①与石英晶体不同，压电陶瓷无纵向、横向压电效应之分。 ②压电常数大，灵敏度高。 ③制造工艺成熟，可通过合理配方和掺杂等人工控制来达到所要 求的性能； ④成形工艺好，成本低廉，利于广泛应用。 ⑤压电陶瓷除有压电性外，还具有热释电性。因此，它可制作热 电式传感器，用于红外探测器中。但这一特性会给其用于压电传感器 时造成热干扰，降低温度稳定性。所以对高稳定的传感器，压电陶瓷 的应用受到限制。
原理：
E
式中 —半导体材料的压阻系数；
σ — 所受应力(应力是指单位面积上的平均内力) 。 ε — 应变；
E —弹性模量。
对于半导体材料，受力后压阻效应造成的电阻率变化远远大于形 状变化造成的电阻变化。半导体丝材的电阻变化为：
三、等效电路
从信号变换的角度看，压电元件相当于一个电荷发生器，从结构上 看，它又是一个电容器，因此可将压电元件等效为一个电荷源与电容 相并联的电路。
实际上，压电器件不可避免地存在漏电现象，即存在漏电阻，这使 得压电式传感器只适合动态测量。压电材料的等效电路除电荷源形式
以外，还可以等效成电压源形式：这里 ua 。qa / Ca
当明暗起伏的光线照射在这些光敏元上时，光敏元就将光强
的空间分布转换为与光强成正比的、大小不等的电荷包的空间分 布，。
由于CCD电荷耦合器件直接产生的是电荷信号而不是电压、 电流信号，因此还需要利用移位寄存器将光生电荷图像转移出来，
在输出电路的作用下，生成幅度与光生电荷包成正比的电脉冲序 列，从而将照射在CCD上的光学图像转换为电信号图像，实现了 CCD图像传感的功能。
压力传感器工作理图解
压力传感器工作理图解————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：压力传感器工作原理图解随着自动化技术的进步，在工业设备中，除了液柱式压力计、弹性式压力表外，目前更多的是采用可将压力转换成电信号的压力变送器和传感器。
那么这些压力变送器和传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？不同的转换方式又有什么特点呢？今天电工学习网为大家汇总了目前常见的几种压的测量原理，希望能对大家有所帮助。
一、压电压力传感器压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。
压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。
但是实际上并不是这样的。
因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。
它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。
压电效应就是在石英上发现的。
当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。
酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。
磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。
随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。
例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。
它的敏感元件是用压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。
它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。
柱式力传感器
柱式传感器是一种测量元件。
采用仿真与实验方法，探讨了不同高度柱式应变测力传感器在各种偏心和斜载条件下，电桥直接输出值的百分比误差和利用神经网络进行应变数据融合后输出的百分比误差。
一、柱式拉杆力传感器KM16z力传感器KM16z是一种尺寸最小的传感器，用于测量拉力和压力。
为了施加力，提供了两个螺纹。
防护等级为IP67.负载必须没有横向力和弯矩。
类型：柱式拉杆力传感器; 标称力：2kN，5kN，10kN，20kN，50kN; 准确度等级：0.2％; 尺寸：Ø18mmx 40 mm/Ø29mmx 50 mm; 连接：3米STC-31V-4 / ME-SYSTEME.DE / 24-4 PUR; 材质：不锈钢。
二、柱式单压力传感器KM10力通过传感器中心的万向球节（直径2.4mm，R4）传递。
力传感器组装在平坦表面上。
力传感器以外圆周为中心，例如具有3个销或在0.5mm深的水槽内。
9.8mm - 7.4mm环形成传感器的接触区域。
在中心，可以看到直径7.4毫米的灌封化合物。
内圈不用于定心。
为了防止剥离，接触区域可以用PUR漆固定在平坦的表面上。
由于尺寸小，使用外径仅为1.4mm的Teflon电缆。
处理AWG36绞合线需要使用特殊工具（手术刀，霍夫曼剥线器-AWG36-26）。
Teflon涂层专门用于固定安装，不适合移动使用。
带有中央电缆出口的型号可作为横向电缆出口的替代品。
此版本的电缆类型为STC-31v-4RWBG，PVC，直径2,2mm。
类型：柱式单压力传感器; 标称力：25N，50N，100N，200N，500N，1kN; 准确度等级：1％; 尺寸：Ø9.8mmx 4 mm; 力传递：负载按钮R10，Ø2.4mm; 连接：3米电缆STC-36T-4; 材质：不锈钢; 重量：10克。
郑州沐宸自动化科技有限公司致力于力传感器及信号处理的系统工作，公司在力传感器领域有着不断的追求。