石英压力传感器
压电传感器中主要使用的压电材料
压电传感器中主要使用的压电材料压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。
我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。
某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。
科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。
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。
在现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。
实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。
压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。
它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。
压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。
压电式传感器也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。
压电式压力传感器原理
压电式压力传感器原理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。
压电效应是指某些晶体在受到机械应力时会产生电荷，反之亦然。
利用这一特性，压电式压力传感器可以将受力转换成电信号，从而实现对压力的测量。
下面将详细介绍压电式压力传感器的原理。
首先，压电材料是压电式压力传感器的核心。
常见的压电材料包括石英、石英晶体、陶瓷等。
这些材料在受到外力作用时，会发生形变，从而产生电荷。
这种电荷的大小与受力的大小成正比，因此可以通过测量电荷的大小来确定受力的大小，进而实现对压力的测量。
其次，压电式压力传感器的结构设计也非常重要。
传感器通常由压电材料、电极、外壳等部分组成。
当外部施加压力时，压电材料会产生电荷，电荷会在电极之间产生电压，通过测量电压的大小可以确定受力的大小。
同时，外壳的设计也要考虑到受力的均匀分布，以确保传感器的测量精度。
另外，压电式压力传感器的工作原理还涉及到信号的处理和输出。
传感器输出的电信号通常很小，需要经过放大、滤波等处理才能得到准确的压力数值。
因此，传感器通常会配备放大电路、滤波电路等辅助电路，以确保输出的信号稳定可靠。
最后，压电式压力传感器的应用非常广泛。
它可以用于工业自动化控制、汽车电子系统、医疗设备等领域。
在工业领域，压电式压力传感器可以用于测量液体、气体的压力，实现对生产过程的监控和控制。
在汽车领域，压电式压力传感器可以用于发动机控制系统、制动系统等，提高汽车的安全性和性能。
总之，压电式压力传感器利用压电效应实现对压力的测量，具有测量精度高、响应速度快、结构简单等优点，因此在工业、汽车、医疗等领域得到了广泛的应用。
希望本文对压电式压力传感器的原理有所帮助。
石英晶体谐振式绝对压力传感器研制
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维普资讯
２０ ０ ８年 第 ２ ７卷 第 １ 期
传感器与微系统（ ｒ ｓｕ ｅ ａ ｄＭ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎ ｌ ｉｓ Ｔａ ｄ ｃｒ ｎ ｉ ｏｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ） ｎ ｒ ｅ ｏｅ
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石 英 晶体 谐 振 式 绝对 压 力传 感 器 研 制
关键词 ：石英 晶体 ；谐振 ； 压力传感器
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市场上常见的压力传感器的种类及原理分析
市场上常见的压力传感器的种类及原理分析什么是压力传感器呢?压力传感器是指将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流信号(4~20mADC)，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节的元器件。
它主要是由测压元件传感器、测量电路和过程连接件等组成的（进气压力传感器）。
那么压力传感器的种类有哪些呢?就目前市场而言，压力传感器一般有差压传感器、绝压传感器、表压传感器，静态压力传感器和动态压力传感器。
对于这几者之间的关系，我们可以这样定义定义：差压是两个实际压力的差，当差压中一个实际压力为大气压时，差压就是表压力。
绝压是实际压力，而有意义的是表压力，表压力=绝压-大气压力。
静态压力是管道内流体不流动时的压力。
动态压力可以简单理解为管道内流体流动后发生的压力。
根据不同的方式压力传感器的种类也不尽相同。
小编通过搜集整理资料，将与压力传感器的种类相关的知识做如下介绍，下面我们来看具体分析。
1.扩散硅压力传感器扩散硅压力传感器工作原理是被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)，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。
扩散硅压力传感器原理图2.压电式压力传感器(1)压电式压力传感器原理压电式压力传感器原理基于压电效应。
压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。
相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
(2)压电式压力传感器的种类与应用压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。
压力传感器国际标准
压力传感器国际标准
压力传感器的国际标准有多个，以下是一些主要的国际标准：
1. ISO 5171：液体和气体压力规的设计和使用指南。
2. ISO 6165：液压传动用压力传感器技术条件和试验方法。
3. ISO 10100：液压传动控制系统和元件的安全性。
4. IEC 60825：安全使用激光器的国际标准。
5. BS 3970-1：测量和控制设备的特殊要求。
6. GB/T 16103：力传感器和压力传感器技术条件。
7. GB/T 19583：用于工业测量压力的石英弯晶压力传感器。
这些国际标准可用于指导压力传感器的设计、生产和使用，确保传感器有正确的测量范围、可靠性、精度和安全性能。
在实际应用中，应根据具体需求和所在地区的标准选择相应的压力传感器国际标准。
压力传感器力电耦合效应
压力传感器力电耦合效应压力传感器是一种常见的传感器，它能够将外界施加在其上的压力变化转化为电信号输出。
而压力传感器的工作原理中，力电耦合效应起着重要的作用。
力电耦合效应，简而言之，是指当外界施加在压力传感器上的压力变化时，通过某种物理机制，将该变化转化为电信号输出的现象。
具体来说，力电耦合效应是通过压电效应实现的。
压电效应是指某些晶体在受到机械应力或压力变化时，会产生电荷分布不均衡，从而在晶体两端产生电势差的现象。
这种晶体叫做压电晶体，其中最常见的是石英晶体。
压力传感器中的压电晶体通常被放置在一个特定的结构中，以保证其能够受到外界压力的作用。
当外界施加在压力传感器上的压力变化时，压电晶体会发生形变，产生电荷分布不均衡，从而在晶体两端产生电势差。
为了能够测量这个电势差，压力传感器通常会使用引线将晶体的电信号连接到电路中。
在电路中，电势差可以被放大并转化为与压力变化成比例的电信号输出。
通过这种力电耦合效应，压力传感器能够将外界施加在其上的压力变化转化为电信号输出。
这个电信号可以被连接到其他设备或系统中，用于监测和控制压力变化。
压力传感器力电耦合效应的应用非常广泛。
在工业领域中，压力传感器可以用于测量液体或气体的压力，用于控制和监测各种工艺过程。
在汽车领域中，压力传感器可以用于测量发动机燃烧室的压力，以实现发动机的控制和优化。
在医疗领域中，压力传感器可以用于测量人体的血压和呼吸压力，用于监测和诊断疾病。
总结起来，压力传感器的力电耦合效应是通过压电效应实现的。
当外界施加在压力传感器上的压力变化时，压电晶体会产生电荷分布不均衡，从而在晶体两端产生电势差。
通过引线将晶体的电信号连接到电路中，可以将这个电势差转化为与压力变化成比例的电信号输出。
压力传感器的力电耦合效应在工业、汽车和医疗等领域有着广泛的应用。
石英晶体压电效应原理
石英晶体压电效应原理
石英晶体是一种具有压电效应的特殊材料。
压电效应是指在某些晶体材料中，当施加外部压力或电场时，晶体会产生电荷的分离和极化现象。
石英晶体的压电效应原理基于其特殊的晶体结构和分子排列。
石英晶体由硅（Si）和氧（O）原子构成，呈现出六方晶系。
在晶体中，硅和氧原子以希腊字母"α"的形式紧密排列着。
根据晶体的结构，硅原子和氧原子形成了一个三维网状结构，在晶体内部形成了许多平行排列的电偶极子。
当外部施加压力或电场时，这些电偶极子会发生位移和重新排列。
施加压力时，晶体的外形会稍微变形，导致内部电偶极子产生相应的位移。
这个位移会引起电荷的分离，使晶体的两个极性面上分别产生正负电荷。
这种电荷分离现象称为压电效应。
当施加电场时，电场的作用会强迫电偶极子在晶体内部发生重新排列。
电偶极子的位移受到电场方向的控制，产生电荷分离。
这就是电压电效应。
压电效应在实际应用中有着广泛的用途。
例如，石英晶体作为压电传感器能够将压力变化转化为电信号，广泛应用于压力传感器、加速度计等领域。
此外，石英晶体的压电效应还支持液晶电视和电子钟等电子设备的正常工作。
总之，石英晶体的压电效应原理是基于其特殊的晶体结构和分子排列。
通过施加压力或电场，晶体内部的电偶极子会产生位移和重新排列，导致电荷的分离和极化现象。
这种压电效应为许多电子设备和应用提供了重要的功能和效能。
压力试验机标定方法
压力试验机标定方法随着工业技术的不断发展，压力试验机在生产和检测领域的应用越来越广泛。
在使用压力试验机进行测试时，精确的测量结果是至关重要的。
因此，对于压力试验机进行定期的标定是非常必要的。
本文将介绍压力试验机的标定方法。
一、仪器准备在进行压力试验机标定之前，需要准备以下仪器：1.压力标准表：用于校准压力试验机读数准确性的仪器。
2.石英压力传感器：用于测量压力试验机输出的压力值。
3.计算机：用于记录和分析标定数据。
二、标定步骤1.准备工作在进行压力试验机标定之前，需要先对压力试验机做一些准备工作：1.1清洁和检查压力试验机：清洁所有部件，确保所有部件无损坏或磨损。
1.2检查压力标准表：检查压力标准表是否完好无损，是否已过期或需要更换。
1.3检查石英压力传感器：检查石英压力传感器是否完好无损，是否已过期或需要更换。
2.标定过程2.1连接石英压力传感器：将石英压力传感器连接到压力试验机上，并确保其连接牢固。
2.2校准压力标准表：将压力标准表与石英压力传感器连接，并根据标准表的读数校准压力试验机的读数准确性。
2.3进行标定：使用压力试验机进行标定，记录每个压力值的读数和标准值。
在每个压力值之间进行适当的等待时间，以确保压力输出稳定。
2.4记录数据：使用计算机记录所有标定数据，并进行分析。
2.5分析数据：使用计算机分析标定数据，并计算出标定曲线和误差。
三、标定结果分析在完成标定后，需要对标定结果进行分析。
标定曲线是标定结果的关键指标之一。
标定曲线应该是一条直线，如果标定曲线不是一条直线，说明压力试验机的读数存在误差。
此时需要检查压力试验机是否存在故障或磨损。
误差也是标定结果的一个重要指标。
误差应该在合理范围内，如果误差超出了合理范围，说明压力试验机存在较大的误差，需要对其进行维修或更换。
四、结论压力试验机是一种重要的测试设备，其测试结果对产品质量和安全性具有重要影响。
在使用压力试验机进行测试时，准确的测量结果是至关重要的。
石英晶体微量压力传感器的研究和应用
石英晶体微量压力传感器的研究和应用石英晶体微量压力传感器是一种广泛应用于工业控制、科学研究和生物医学领域的高灵敏度传感器，其原理是通过测量石英晶体压电效应的变化来实现对压力的检测。
本文将简要介绍石英晶体微量压力传感器的工作原理、优点、应用场景以及未来的发展趋势。
一、工作原理石英晶体微量压力传感器的工作原理基于石英晶体的压电效应。
石英晶体是将一些氧化物（如二氧化硅）加热到高温并使其逐渐冷却而成的晶体，具有压电特性，即当晶体受到外部压力或张力时，其表面产生电势差。
该电势差可通过精确测量来反映环境中的压力变化情况。
二、优点相对于其他压力传感器，石英晶体微量压力传感器具有以下优点：1. 高灵敏度由于石英晶体具有很高的压电系数和机械品质因数，因此石英晶体微量压力传感器的灵敏度非常高，能够探测非常微小的压力变化。
2. 高精度石英晶体微量压力传感器以其高精度而著称。
通过精细制造和精密电子元器件的组合，可以达到极高的精确度，达到微米级别的探测范围。
3. 耐用性强石英晶体微量压力传感器的机械结构简单，由于其不受温度、机械振动和腐蚀的影响，所以具有很高的耐用性。
三、应用场景石英晶体微量压力传感器的应用场景非常广泛：1. 工业控制在工业控制领域中，石英晶体微量压力传感器用于精确控制工业生产线上流体介质的流速、流量和压力，从而实现高效、稳定的工业制造。
2. 科学研究在科学研究领域中，石英晶体微量压力传感器被广泛应用于气体分析、温度测量和压力控制等领域，为实现科学研究提供了重要的技术支持。
3. 生物医学在生物医学领域中，石英晶体微量压力传感器被用于测量人体内部结构和组织的压力，帮助医生进行精确诊断和手术操作。
四、未来发展趋势随着科技的发展和石英晶体微量压力传感器技术的不断提升，我们可以预见到以下趋势：1. 精度的提高随着制造工艺和电子元器件的不断提高，石英晶体微量压力传感器的精度将得到进一步提高，达到纳米级别。
2. 体积的缩小为了适应越来越小的机械结构和设备，石英晶体微量压力传感器的体积将逐渐缩小，越来越便于集成到微型系统中。
单片式压电谐振型石英压力-温度传感器设计
单片式压电谐振型石英压力-温度传感器设计宋国庆;姚东媛;邹向光;谢胜秋【摘要】提出了一种采用石英力敏谐振器(QFSR)-石英热敏谐振器(QTSR)的单片式压电谐振型石英压力-温度传感器(QPTS),设计了单片式QPTS结构、石英压力传感器的无应力封接方案以及新型压力-伸缩力变换器.单片式QPTS由QFSR和QTSR构成,均采用AT切型,厚度切变模式工作,不同的是QTSR的长边取向与石英X轴的夹角为60°.无应力封接方案使用石英、单晶硅、非晶态SiC、硼硅酸盐玻璃和柯伐合金的组合,并且利用石英化学刻蚀和物理修饰技术以及半导体的新工艺使QFSR和QTSR改性.其中,非晶态SiC层的制作是为了实现应力的缓冲:虽然硅和石英材料的热膨胀系数不匹配,可是二者之间的非晶态SiC层却能够良好地吸收其热应力,成为无应力结构.%The design of a monolithic piezo-resonant quartz pressure-temperature sensors using quartz force sensing resonator (QFSR)-quartz temperature sensing resonator (QTSR),a structure for monolithic quartz pressure-temperature sensors(QPTS),a stress-free sealing scheme for quartz pressure sensor and a new type of pressure-contractility converter are proposed.The monolithic QPTS is composed of QFSR and QTSR,which uses AT cut quartz crystal and thickness shear mode,the difference is that the angle between the long edge orientation of the QTSR and X axis of quartz crystal is 60°.The stress-free sealing scheme for QFSR and QTSR is a combination of quartz,single crystal silicon,non-crystalline SiC,borosilicate glass and Kovar alloy,and the QFSR and QTSR are modified by chemical etching technology and physical modification technology about quartz and the new technology for semiconductor.Anon-crystalline SiC layer is prepared in order to achieve the stress buffer:although the mismatch of coefficient of thermal expansion of silicon and quartz,but the non-crystalline SiC layer between the silicon and quartz layers can well absorb the thermal stress,it will become stress-free structure.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)005【总页数】4页(P102-105)【关键词】石英压力-温度传感器;压电谐振;单片式;厚度切变模式;压力-伸缩力变换器;非晶态SiC;无应力封接【作者】宋国庆;姚东媛;邹向光;谢胜秋【作者单位】中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TP212谐振式石英晶体压力传感器(QPS)是一种高精密、高稳定的传感器，分辨率高、长期稳定性优异。
压力传感器的种类及工作原理
压力传感器的种类及工作原理压力传感器是一种测量压力的仪器，广泛应用于工业生产、交通运输、医疗设备等领域。
本文将介绍几种常见的压力传感器种类及其工作原理。
1. 电阻式压力传感器电阻式压力传感器又称为应变式压力传感器。
它基于材料的应变原理工作，由感应电桥、应变传感元件和补偿电路等组成。
当外部压力作用于感应电桥时，应变传感元件将产生微小的形变，使电桥中的电阻发生变化，通过补偿电路输出电信号来反应压力的大小。
电阻式压力传感器精度高、频响宽，但使用时需要外部稳定电源的支持，并且需要进行温度补偿。
2. 容积式压力传感器容积式压力传感器也称为毫微米真空计，无需外接电源，适用于高精度、小压力测量。
其工作原理基于气体的压缩变化，当外部压力变化时，传感器内部气体的体积也随之变化，通过计算体积变化量来测量压力大小。
3. 磁性压力传感器磁性压力传感器基于根据“霍尔效应”工作，将磁场变化转化成电压变化。
磁性压力传感器由磁敏元件、信号处理电路、补偿电路等部分组成，磁敏元件受到压力作用时，磁场发生变化，通过信号处理电路转化为电信号输出。
4. 压电式压力传感器压电式压力传感器基于压电效应工作，通过材料在压力作用下产生电极势的现象来反应压力大小。
压电式压力传感器通常采用石英和陶瓷材料作为传感元件，其精度高、频响宽，但需要外加电源和补偿电路。
5. 共振式压力传感器共振式压力传感器基于振动的共振原理工作，其传感器主体通常为一个弹性体，当压力作用于传感器时，传感器弹性体发生共振，由此测量压力大小。
共振式压力传感器精度高、响应速度快，但受外界环境影响较大。
总体来看，压力传感器的种类众多，其中每种传感器都有其独特的优缺点。
在实际应用中，需要根据测量环境、测量精度和工作要求等因素来选择合适的压力传感器。
石英晶体谐振式绝对压力传感器研制
通过上述过程制出梁的宽度为 190μm , 2根梁的间距 为 160μm ,梁的长度为 4. 96 mm 的力敏谐振器 ,其量程为 0～150 gf,中心频率为 (40 ±4) kHz,精度为 0. 05 % ,满量程 输出为 (1. 2 ±0. 24) kHz。 3 压力敏感元件装配
传感器压力敏感元件结构如图 5所示 。采用研磨方法 加工出压力敏感元件基座的圆形空腔体 ,由于圆形空腔体 的直径与弹性膜片厚度决定了传感器的量程 ,因此 ,在加工 过程中应严格控制腔体直径 。如腔体直径尺寸偏大 ,则降 低量程 ;反之 ,则会使量程增大 。对研磨后的表面采用各向 同性腐蚀液来去除表面由于研磨导致的损伤层 ,减少机械 残余应力 。
4 结 论 本文提出了一种高精度编码器动态细分误差的快速测
量系统 ,与传统的静态检测编码器细分误差方法相比 ,该方 法检测编码器动态细分误差的实验过程简便 、检测速度快 。 不仅可用于实验室检测 ,也可以用于编码器工作现场对编 码器动态细分误差进行评估 。实验证明 :该方法是可行的 。 参考文献 : [ 1 ] 董莉莉 ,熊经武. 光电轴角编码器的发展动态 [ J ]. 光学精密
学精密工程 , 2004, 12 ( 1) : 66 - 70. [ 4 ] 李 洪 ,冯长有 ,丁林辉. 光电轴角编码器细分误差动态评估
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2 石英力敏谐振器制作 石英力敏谐振器是由 2个外侧的支撑梁和 2个内侧谐
振梁构成 ,电极分布在谐振梁上 ,且分布在谐振梁的上下表 面与侧面 ,支撑梁上没有电极 。利用铜镀层掩蔽 ,采用各向 异性腐蚀液对石英晶体进行刻蚀 。采用旋转蒸发方式蒸电 极层 ,侧面电极通过增加特制侧面光源进行光刻 ,这样 ,就 解决了侧电极制作难题 。完成光刻的谐振器需要进行温度 循环处理 ,减少残余应力 。力敏谐振器的工艺流程如图 4 所示 。
高频压力传感器的原理是啥
高频压力传感器的原理是啥高频压力传感器是一种常用于测量气体或液体中压力变化的传感器。
其原理是利用压电效应或压阻效应将压力信号转换为电信号。
1. 压电效应高频压力传感器中常使用的压电材料为石英晶体或陶瓷。
压电效应是指某些晶体在受到外力压缩或拉伸时，会产生电位移，从而在晶体表面产生电荷。
基于压电效应的高频压力传感器通常由压电晶体和电荷放大电路组成。
当受测介质中的压力改变时，压电晶体会受到压缩或拉伸，产生电势变化。
电势信号经过电荷放大电路放大后，根据放大后的信号大小可以推算出介质中的压力。
2. 压阻效应高频压力传感器中常使用的压阻材料为硅。
压阻效应是指压阻材料在受到外力压缩时，其电阻发生变化。
基于压阻效应的高频压力传感器通常由硅芯片和电桥电路组成。
硅芯片中集成了一系列薄膜电阻器，当芯片受到压力变化时，薄膜电阻器的电阻值发生变化。
电桥电路测量电阻值的变化，通过电桥平衡原理可以计算出介质中的压力。
除了以上两种原理，还可以采用电感效应、电容效应以及微机电系统（MEMS）等原理来实现高频压力传感器。
无论使用哪种原理，高频压力传感器都需要经过精密的制作工艺和校准过程，以确保其灵敏度、准确度和可靠性。
高频压力传感器的应用领域非常广泛。
在工业领域，高频压力传感器可用于测量液体和气体在管道、容器和设备中的压力变化，以保障工业生产过程的安全可靠。
在汽车行业，高频压力传感器可用于测量发动机的气缸压力，以优化燃烧效率和降低尾气排放。
此外，高频压力传感器也被广泛应用于医疗、环境监测、航空航天等领域。
总之，高频压力传感器的原理可以是压电效应、压阻效应、电感效应、电容效应或MEMS等，通过将压力信号转换为电信号来实现测量。
其应用领域广泛，为各行各业提供了重要的数据支持。
压电式传感器的应用
2. 6100系列压电加速度计
压电加速度计是以压电晶体做敏感件。体积 小、重量轻、输出信号大，固有频率高，可用于 测量振动、冲击等信号。其外形见下图主要性能 指标见表6-4。
3. HZ-9508型测振表 HZ-9508型测振表是用于旋转机械进行振动测量、
简易故障诊断的一种便携式数字显示测振表，用YD型压 电式加速度传感器作为表头。它除了可测量一般机械振 动产生的加速度、速度、位 移等参数外，还具有测量 齿轮、轴承故障产生的高频 加速度值的功能，并具有低 电压监测功能。其外形结构 如右图所示。
主要参数如下：
1）测量范围： 位移： 1～1999μm（峰—峰值）；速度： 0.1～ 199.9mm/S（有效值）； 加速度： 0.1～199.9m/S2（峰值）；高频加速度： 0.1～199.9 m/S2（峰值）； 精度：测量值的±5%（允许±2误差）； 2）频率范围： 位移：10Hz～1000Hz；速度：10Hz～1000Hz；加 速度：10Hz～1000Hz；高频加速度：1KHz～ 15KHz；
传感器与检测技术
压电式传感器的应用
压电式传感器可用于力、压力、速度、加速度、 振动等许多非电量的测量，可做成力传感器、压力传 感器、振动传感器等等。 1.1 5100系列压电式力传感器
航天702所所研制生产的5100系列力传感器，是 一种利用石英晶体的纵向压电效应，将“力”转换成 “电荷”并通过二次仪表转换成电压的压电式力传感 器。它具有气密性好、硬度高、刚度大、动态响应快 等优点。目前，5110、5112、5114和5115力传感器已 组成各种锤头（钢、铝、尼龙、橡胶）型测力锤，可 以测量动态力、准静态力和冲击力。
3）显示：三位半液晶显示 4）保持功能：当按住保持键时，显示振动值停止 变动
石英管式水位表工作原理
石英管式水位表工作原理一、光学原理石英管式水位表基于光学原理进行工作，主要涉及到光的折射和反射。
石英管内部装有染色液，当光束通过染色液时，会发生折射和反射，形成光的路径。
根据光束在石英管中的变化，可以判断水位的高低。
通过特定的光学设计，使得光束在水位变化时产生不同的折射和反射效果，进而转换为电信号。
二、压力测量石英管式水位表也涉及到压力测量。
在石英管的一端设置有压力传感器，当水位上升或下降时，压力传感器会感知到压力的变化，并将压力转换为电信号。
这个电信号将进一步被处理和转换，以实现水位的实时监测和显示。
三、电信号转换在石英管式水位表中，通过光学和压力传感器的共同作用，将水位变化转换为电信号。
这个电信号通常为模拟信号，需要通过特定的电路进行放大、滤波和转换，以便进一步处理和显示。
四、显示与记录转换后的电信号被送至显示模块，通过LED或LCD等显示技术将水位信息呈现给用户。
同时，部分高端设备还配备有记录模块，能够将水位数据记录下来，以供后续分析和处理。
五、报警与控制石英管式水位表具备报警和控制功能。
当水位超过预设的安全范围时，系统会触发报警装置，如声光报警器，提醒用户及时处理。
部分先进的水位表还具备控制功能，可以通过预设的程序或外部控制信号来调节水位，实现自动化控制。
六、防爆与防护石英管式水位表在设计和制造过程中，充分考虑了防爆和防护的需求。
对于可能存在爆炸性气体或粉尘的环境，应选择防爆型水位表。
同时，设备的外壳和内部结构也应具备一定的防护等级，以应对恶劣的环境条件和意外事件的冲击。
七、维护与校准为了保证石英管式水位表的准确性和可靠性，需要进行定期的维护和校准。
维护内容包括清洁设备、检查线路连接、更换磨损部件等。
校准工作则是通过对已知标准水位的校验，来确认设备的准确性和可靠性。
维护和校准工作通常由专业人员进行，用户在使用过程中也应注意设备的运行状态，发现问题及时报修。
霍尼韦尔压力传感器的原理与应用介绍 传感器工作原理
霍尼韦尔压力传感器的原理与应用介绍传感器工作原理压力传感器中紧要使用的压电材料包括有石英、西石酸評納和礎酸二氢胺。
其中石英（二氧化硅）是一种天然体,压电效应就是在这种晶体中发觉的,在确定的温度范之内,压电性质一直存在,但温度超范之后压电性质完全消失高温就是所谓的“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）,所以石英渐渐被其他的压电晶体所替代。
而酒石酸評钠具有很大的压电灵款度和压电系数,但是它只能在室不冷不热湿度比较低的环境下オ能够应用。
磷酸二氢厳属子人造晶体,能够承受高不冷不热相当高的湿度,所以已经得到广泛的应用现在压电效应也应用在多晶体上,比如现在的压电陶瓷,包括钛酸钡压电陶瓷、P2ZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
压电效应是压电传感器的紧要工作原理,压电传感器不能用于静态测量,由于经过外力作用后的电荷,只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。
实际的情況不是这样的,所以这决议了压电传感器只能够測量动态的应力如有疑问请咨询：霍尼韦尔压力传感器拉压力传感器的特性拉压力传感器是以弹性体为中介，通过力作用在帖传感器两边的电阻应片使它的阻值发生变化，再经过相应的电路转换为电的信号，从而实现后面的掌控。
它的优点是精度高，测量范围广,寿命长,结构简单，频响特性好。
拉压力传感器又叫电阻应变式传感器，广泛运用在工业称重系统、平台秤、电子秤、吊钩秤、配料秤等测力场合。
它的优点是精度高，测量范围广,寿命长,结构简单，频响特性好。
下面我向大家认真的介绍一下拉压力传感器特性。
拉压力传感器的特性：1、线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。
定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。
2、灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个紧要指标。
其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。
用S表示灵敏度。
3、迟滞：传感器在输入量由小到大正行程及输入量由大到小反行程、变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。
数字式石英压力传感器
.
使 传感器 不 受
。
选 用 石 英 晶 体 是 因为 它 具 有稳定 的压 电
,
特性
。
用 特 殊的 石英 晶体 作 为压 力 传感元 件
可
石英 谐 振 器
以产 生小 的 温 度 效应 和 能精 确模 拟 的 频 率 特
பைடு நூலகம்
敏 感元件 是 类 似作 为频 率标 准或 钟 表元 件
的 石 英 振荡 器 长
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公 司 研 制 成一 系列 容 易接 到
不 同的波纹管 和 布尔登管 与单 杆或 双 端 音 叉
(DET) F
数 字系 统 上
,
并 在较宽 的 温 度 范 围 容 易实现 模
。
石 英 晶体 楷 振器 组 合 后
,
可 使 压力
拟 ( 补 偿 ) 的精 密数 字式压 力传 感 器
国
外
计
量
198 9年
第5 期
数 字 式 石 英 压 力 传 威 器
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性 前言
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使 传 感器 具 有适应 较复 杂环 境 条 件 的特
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。
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则 石英 晶 体 有较 高的
目前
许 多精 密 压 力测量 系 统 都带有 计算 处理 和 储存数 据
这 两 个输 出频 率 一 起 以 一 种
,
图
压 力传 感 器 结 构 感元件
,
列举三种原理不同的传感器
列举三种原理不同的传感器
1. 光电传感器：光电传感器利用光敏器件来检测光的存在或强度。
它们的工作原理基于光敏元件对光的敏感性，当光照射到光敏元件上时，会产生电信号。
常见的光电传感器有光电二极管、光电三极管和光敏电阻。
2. 压力传感器：压力传感器能够测量物体所受到的压力或压力变化。
它们的工作原理基于应变传感器或弹性元件，当物体受到压力时，会引起传感器内部的应变或变形，从而产生电信号。
常见的压力传感器有压力变阻器、电容式压力传感器和石英弯曲式压力传感器。
3. 温度传感器：温度传感器用于测量物体的温度。
它们的工作原理可以根据传感器的类型而不同。
例如，热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来间接测量温度。
而红外测温传感器则利用物体发射的红外辐射来测量其表面温度。
常见的温度传感器还包括热电偶和热电阻。
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石英传感器原理凡是把非电量转换为电量的装置均称为传感器，它是实现信息检测、转换、控制和传输的元器件。
石英晶体传感器按用途、结构、形状等大体可分为机械传感器、通用传感器、化学传感器以及应用于DNA检测的生物传感器，而石英压力温度传感器是一种典型的机械通用型传感器。
传感器一般由敏感元件、传感元件和测量电路等组成。
石英传感器的敏感元件是石英晶体，石英晶体的主要成份是二氧化硅，其密度为2.65×103kg/m3，莫氏硬度为7，熔点高达1750℃，难溶于水，长期稳定性能好，石英晶体具有较高的机电耦合系数，线性范围宽，重复精度高，滞后小，无热释电效应，动态特性优良，振动频率稳定，是其它材料难以代替的。
根据石英晶体的压电效应、压电逆效应及对某些物理量和化学量的变化会引起其频率和Q值（或等效电阻）发生变化的原理而制成的石英传感器，具有精度高、灵敏度好、测量范围宽、反应迅速、数字输出等独特的优势。
由于晶体是频率控制元件，本身就能达到数字化（以频率的方式输出），当绝对频偏与被测含量呈线性关系时，其数字处理既简单又方便，且输出数字量稳定可靠，易与计算机接口，有利于二次仪表的数字化。
数字量与模拟量相比，具有抗干扰性强，适宜于远距离传输，消除了模拟数字转换这一复杂环节及其造成的误差。
由于石英晶体还具有短稳频率与长稳频率的优良特点，传感器的分辨率可提高几个数量级，减少了传感器的校准次数。
石英晶体机械传感器石英晶体机械传感器主要用于测量位移、速度、力、弹性、重量等，较有代表性的传感器包括石英晶体测力计、石英晶体压力计、石英晶体加速度计、石英谐振式重力仪、石英差频重力仪等。
1石英晶体测力计根据压电效应原理制造的石英晶体测力计，与接触表面的面积大小无关，当石英晶体受到力的作用时会产生机械形变，在其表面形成束缚电荷，电荷量的大小与作用力成正比，故测出其表面电荷量就可显示出作用力。
大部分石英晶体测力计均采用压电系数较大的X切型或AT切型的晶体，X切型晶体的压电方程为： qX=d11FX（1）式中，d11为压电常数，FX为沿晶体X方向施加的压力，qX为垂直于X 轴平面上的电荷。
从此式可见，配以适当的电荷放大器就可以测出作用力。
石英晶体测力计的结构多种多样，目前研制的环形石英晶体测力计由两个石英晶片、两块环形石英质量块组成，中间夹一金属片作为电极引出线，另一电极为晶体与壳体相连的引出线，测力范围为100kg～105kg。
测力计主要应用于测量机床的切削力、机械工具上的实际应力、枪炮的后座力、发射火箭的推力、缆车报警装置等，例如上海测试研究所研制的测力垫圈（测力范围小到100N左右）、瑞士生产的9257A型测力平台等。
2石英晶体压力计石英晶体压力计亦称石英晶体压力传感器，它是依据压电效应原理（利用外界压力在石英晶体表面形成电荷，再实现电荷放大）或利用石英晶体的频率随外力的改变而改变的特性制成的。
石英晶体一般采用5MHz的AT切型或SC切型，其电荷灵敏度方程为：（2）式中，F为晶片所承受的外载，Q为总电荷，dmj为压电常数。
力 频特性的理论表达式为： （3） 式中，F为力， 为晶片直径，t为晶体厚度;No为频率常数，kf为力 频系数。
通常采用的晶体切型为AT、BT和旋转X切。
这种传感器大部分为膜片式结构，例如圆筒形的石英晶体压力传感器（QPT）由膜片、石英晶片和壳体组成，这是通过顶部的金属膜片将压力传递到石英片上的。
石英晶体压力计主要应用于气象、海洋潮汐和海啸预警、海洋图形、喷气发动机等的测量。
美国惠普公司生产的2811B型压力计的灵敏度为105Hz/6.9kPa，量程为0～82.7MPa，工作温度范围为0℃～150℃，压力标定范围为1.4MPa～75.9MPa,重复性为±2.76kPa，准确度为±0.025％（温度变化小于1℃）。
瑞士奇石乐公司生产的测量汽缸内压力的石英压力传感器，测量的压力上限可达300MPa～400MPa。
3石英晶体加速度计依据谐振频率与惯性力关系原理制造的石英晶体加速度计，灵敏度公式为SW=SF·m，式中，m为质量（一般取1g～500g），SF为力频灵敏度。
石英晶体一般采用AT切型和X切型，具有灵敏度高、线性度好，重量轻、数字输出等特点，是测量振动与冲击的一种理想传感器。
石英加速度计一般分为线性加速度计和振动冲击加速度计，还有一种伺服加速度计是利用石英晶体的机械特性而不是压电特性制成的一种电容式传感器。
目前研制的石英晶体加速度计包括压缩式、悬臂式和膜合式等。
晶体密封在充入干燥氮气的膜盒内，膜盒的活动端加在晶体的自由端上，外加负载，成为膜合式。
石英晶体加速度计用于测量导弹、航空航天飞行器的法向、纵向、横向加速度，汽车和舰船等交通工具加速度的检测和控制等。
典型的石英晶体加速度计的灵敏度约为200Hz/G，分辨率优于10－3G,非线性度为1％,横向灵敏度<2％。
悬臂式石英晶体加速度计采用音叉晶体（Z切形），频率为70kHz或71kHz，t=0.15mm，W=0.18mm，P=2650kg/m3，E=7.8×1010Pa。
4石英谐振式重力仪测量石英晶体频率以确定重力的石英谐振式重力仪的石英晶片的频率为20.0006MHz，在一个巨大重物和测重锤之间放一个石英晶体，从而改变其振子的谐振频率，通过测量频率就可以实现对重力的测量，主要应用于海洋考察、地质调查、石油勘探等，绝对误差为±4×10－6m/s2。
5石英差频重力仪石英差频重力仪的频率变化与外界作用力的大小和方向有关，也是基于测量石英晶体的频率来确定外力的。
它主要由力敏传感器、石英晶体、自激振荡器、混频器、差频放大器和电子频率计数器等组成。
石英晶体的频率为5MHz,绝对误差为3×10－5m/s2。
通用石英晶体传感器主要用于测量温度、湿度、热量、磁性、颜色等，较有代表性的有石英晶体温度计、石英晶体湿度计等。
1石英晶体温度计石英晶体的频率温度特性方程为：f=fO(1＋aΔT＋bΔT2＋cΔT3)，由此可见，通过切角的选择，使系数b和c接近于零，可提高频率温度的线性度。
石英晶体温度计就是利用石英晶体的频率 温度特性原理制成的。
石英晶体温度传感器主要用于工业、农业、军事、科学、环境等领域的测量，国内石英晶体温度计的生产企业主要有上海测试研究所等。
2石英晶体湿度传感器石英晶体湿度传感器是根据石英晶体的谐振频率随湿度的大小而变化的原理制成的。
石英晶体绝对湿度传感器主要用于检测气相中微量水的含量，感湿原理为微孔物理吸附，转换因子,式中，t′为感湿膜厚度，t″为孔的深度，θ为孔的密度。
一般采用Al2O3多孔薄膜为敏感膜，孔愈密愈深，感湿膜面积愈大，灵敏度愈高，平均孔径约为1000?，单位为10－6。
石英晶体相对湿度传感器主要用于检测气相在环境湿度下的饱和度的百分比。
例如将磺酸共聚物涂敷在频率为10MHz、尺寸为6mm×1.5mm的AT切长方形片子上，面积为3mm2，灵敏度为－7.7Hz/mg。
石英晶体化学传感器主要用于测量质量、浓度、密度、气味等，较有代表性的有石英晶体密度传感器、石英晶体振荡式水分仪、石英晶体浓度传感器、石英晶体气味鉴别传感器等。
1石英晶体密度传感器这种传感器是根据石英晶体的谐振频率随被检测物体密度的大小而变化（低气压时空气密度比大气密度低一个数量级以上）的原理制成的。
目前研制的石英晶体密度传感器有活塞式、膜片式和金属膜式等。
一般采用10kHz音叉晶体，测量范围为290Pa～930Pa，灵敏度为1％，密度变化率为－17％～26.7％。
2石英晶体振荡式水分仪根据石英晶体的物理化学特性和压电效应原理制成的石英晶体振荡式水分仪，其振荡频率与感湿膜的吸附重量成反比。
石英晶体的频率变化量Δf=－2.3×106f2ΔM/A,式中，ΔM为薄膜感应到水分的重量，f为石英晶体的频率，A为薄膜面积。
根据重差ΔM和频差Δf设计的数模测量电路，可用数字显示出水分浓度的含量。
一般采用的石英晶体为9MHzAT切金电极，电极上再涂敷一层感湿膜。
日本研制的该种水分仪的型号为MAH 50、MAH 50D，主要用于水溶杂质的分析。
3石英晶体气味鉴别仪根据石英晶体压电效应原理研制的气味鉴别仪，是一种模拟人的嗅觉功能的仪器。
主要由石英晶体与类脂双分子膜组成，改变类脂膜的分子结构，就可判别出相应的香、苦、臭等气味的物质。
例如日本研制的酒味传感器，被覆6个不同的敏感膜，输出6个不同的频率变化量，进入神经网络微机辨别系统后就可对其辨别，测试出酒的浓度。
一般采用9MHzAT型切晶体，在电极膜上涂敷合成类脂膜。
4石英晶体浓度传感器利用石英晶体的微天平效应原理，在石英晶体的表面涂敷一层化学物质，化学物质将大气中的NH3、H2S、HCl、NO2、CO2、CO、H2等吸附后，改变了薄膜质量，即改变了石英晶体的质量负荷，从而改变了石英晶体的频率，产生绝对频偏。
一般采用圆形AT切型或BT切型石英晶片，这种切型对表面负荷的效果明显，例如可检测空气中10－6～10－9量级的汞传感器，其汞分子对金电极有巨大的吸附力，而其它物质却有良好的化学稳定性，吸附面积为0.5cm2。
现在研制成功的有汞测度仪、汞汽监控系统、CO传感器、气体成分分析仪等。
石英压力温度传感器石英压力温度传感器是机械传感器与通用传感器有机结合的一种通用型机械传感器。
石英晶体通过片子两端的搭桥与圆管表面相连，在端盖上有两个备有金属电极的舌片，两舌片紧挨石英晶体的表面，圆管内充惰性气体，石英晶体为柱形曲面。
一般采用SC切型，其C模的检测压力为616.89kg，力频灵敏度为66.47Hz/kg，分辨率为0.015kg/Hz，测温范围为0℃～200℃，其B模的频率温度系数为－25×10－6/℃，分辨率为0.007℃/Hz。
当SC切被激励起振后，B、C模分别通过放大器输入到滤波器，并在脉冲电路中形成脉冲信号，汇入微处理机后显示出压力和温度的数字。
这种传感器主要用于测量流体中的压力和温度。
石英晶体DNA生物传感器根据石英晶体表面微小的压力变化都会引起其谐振频率变化的原理，可将石英晶体作为换能器，在石英晶体电极区的表面固定ssDNA探针，并将其浸入含有被测目标ssDNA分子的溶液中，形成dsDNA，引起石英晶体频率的变化，振荡频率与附在电极表面上的质量成反比，通过检测频率就可以达到检测DNA的目的。