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什么是压力传感器?原理、分类、应用 一文全读

文章出处:naihcuang人气:发表时间:2019-08-23 14:58:12
什么是压力传感器?
      通常,压力传感器(有时称为压力传感器或压力变送器)用于测量流体(气体或液体)的压力。压力是阻止流体膨胀所需的力的表达,并且通常以每单位面积的力来表示。压力传感器产生与施加的压力有关的电信号。这种信号通常是数字的或模拟的,但光学,视觉和听觉信号也很常见。工业压力传感器,也称为压力传感器,压力变送器,压力指示器和压力开关。
 
压力传感器原理
      通常采用隔膜式设计,使用应变片,应变片粘接或扩散到其中,在压力引起的应变下,电阻值发生变化。在电容技术中,压力隔膜是电容器的单板,在压力引起的位移下改变其值。
 
                                                            
 

      使用隔膜技术的压力传感测量隔膜两侧的压力差。根据相关压力,当参考是真空时使用术语'绝对'; 'Gauge'(也称为'gage')用于参考是大气压力的地方; 和“差分”用于传感器有两个端口,用于测量两种不同的压力。
      压力传感器用于各种应用中以用于控制和监视目的。压力传感器还可用于间接测量其他变量,例如流体流量,速度,水位和高度。
      压力传感器在设计,使用的技术,性能,应用和成本方面差异很大。在世界范围内,压力传感器设计中使用了数百种不同的技术,并且有数千种不同的压力传感器供应商。
 
                                                        
 

      某些类型的压力传感器设计用于动态测量并且能够捕获非常高的压力变化。这里的示例应用是测量发动机汽缸或燃气轮机中的燃烧压力。这些传感器通常使用诸如石英的压电材料制造。
      一些压力传感器使用二进制方法操作。在该设计中,当压力施加到压力传感器时,传感器完成或断开电路。这些类型的传感器也称为压力开关。
 
压力传感器的类型

      压力传感器可根据其测量的压力范围,工作温度范围或其测量的压力类型进行分类。在压力类型方面,压力传感器可分为几大类:
绝对压力传感器

      绝对压力传感器测量相对于理想真空压力(0 PSI或无压力)的压力。参考真空,海平面的大气压力为101.325千帕(14.7 PSI)。
仪表压力传感器

      仪表压传感器用于不同的应用,因为它可以被校准以测量相对于给定位置处的给定大气压的压力。轮胎压力计是表压指示的一个例子。
真空压力传感器

      真空压力传感器用于测量在给定位置处小于大气压的压力。
差压传感器

      差压传感器或变送器测量作为传感单元的输入引入的两个或更多个压力之间的差异。例如,测量机油滤清器的压降。差压也用于测量加压容器中的流量或液位。
密封式压力传感器

      密封压力传感器类似于表压传感器,不同之处在于它已经由制造商校准以测量相对于海平面压力的压力。
 
压力传感器中使用的技术
应变计压力传感器

      应变计或箔规技术利用一些材料由于其拉伸或应变的变化而经历的电阻变化。在这里,该技术使用材料在经历不同压力时的电导率变化并计算该差异,然后将其映射到压力变化。
      应变仪是在膜上以Z字形图案布置的长的导体。拉伸时,其阻力增加。应变计安装在与应变相同的方向上,通常用四肢形成一个完整的“惠斯通电桥”。压力传感器可包含几个类似的应变仪元件。
 
                                                     
 
光纤压力传感器

      该技术利用光纤的特性来影响在光纤中传播的光,使得它可以用于形成传感器。压力传感器可以通过使用微型光纤干涉仪来检测膜的纳米级位移。还可以施加压力以引起光纤损失以形成基于强度的传感器。
机械挠度

      该技术利用液体的机械特性来测量其压力。例如,压力对弹簧系统的影响和弹簧压缩的变化可用于测量压力。
半导体压阻式

      为了测量压力,该技术使用由于压力变化引起的半导体电导率的变化。
微机电系统(MEMS)

      在这里,该技术将微电子技术与微型机械系统(如阀门和齿轮)结合在一起,所有这些都在使用纳米技术测量压力的单个半导体芯片上。
振动元件(例如硅共振)

      为了计算压力,振动元件用于测量由于压力变化而在不同材料元件的分子水平上的振动变化。
可变电容

      由于压力的变化以计算压力,该技术利用由于电容器极板之间的距离的变化引起的电容变化。
压力传感器应用
压力传感

      压力传感器用于各种应用中。当直接用于测量压力时,应用包括气象仪表,航空航天和国防,研究和开发,汽车和许多其他具有压力功能的机械或设备。
      压力传感器的潜在用途是液压系统,水深,气动,船舶,污水,天然气,医疗,食品和饮料加工,罐级/内容,HVAC系统,农业设备,航空航天和化学品。
      压力传感器的其他特殊版本很常见,包括高温压力传感器,三合一压力传感器,ATEX认证的压力传感器,卫生压力传感器和现场可调压力传感器。陶瓷压力传感器胶囊,低成本箔应变计型压力传感器,深度/液位变送器,差压变送器(湿/湿型和干燥空气/气体型)是其他流行的变型。
流量传感

      这里,压力传感器利用文丘里效应来测量流量。在具有不同孔径的文丘里管的两个区段之间测量差压。两个区段之间的压力差与通过文丘里管的流速成正比。由于压力差相对较小,因此几乎总是需要低压传感器。
高度感应

      这在商用和军用飞机,火箭,卫星和气象仪器中很有用。这些类型的应用都利用压力相对于海拔的变化之间的关系。