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技術(shù)文章

應(yīng)變壓力傳感器的常見類型分析及優(yōu)缺點介紹
閱讀次數(shù):1053   發(fā)布時間:2020/4/16 10:58:12
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應(yīng)變壓力傳感器的常見類型分析及優(yōu)缺點介紹
我們知道壓力傳感器作工業(yè)實踐中最為常見的傳感器,廣泛的應(yīng)用于各種工業(yè)自控。傳感器的種類繁多,應(yīng)用的領(lǐng)域也不盡相同。在今天的文章中為大家介紹應(yīng)變式壓力傳感器,來了解一下它的工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域。

什么是應(yīng)變式壓力傳感器

應(yīng)變式壓力傳感器又名電阻應(yīng)變片壓力傳感器,它是利用彈性敏感元件和應(yīng)變計將被測壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電阻值變化的壓力傳感器。

應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)用

應(yīng)變式壓力傳感器是壓力傳感器中應(yīng)用比較多的一種傳感器,它一般用于測量較大的壓力,廣泛應(yīng)用于測量管道內(nèi)部壓力、內(nèi)燃機燃氣的壓力、壓差和噴射壓力、發(fā)動機和導彈試驗中的脈動壓力,以及各種領(lǐng)域中的流體壓力等。

應(yīng)變式壓力傳感器工作原理

應(yīng)變式壓力傳感器的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導體的電阻值可用下式表示:

式中:ρ——金屬導體的電阻率(Ω。cm2/m )

S ——導體的截面積(cm2 )

L ——導體的長度(m )

我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例,當金屬絲受外力作用時,其長度和截面積都會發(fā)生變化,
從上式中可很容易看出,其電阻值即會發(fā)生改變,假如金屬絲受外力作用而伸長時,其長度增加,而截面積減少,電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時,長度減小而截面增加,電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化(通常是測量電阻兩端的電壓),即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。

應(yīng)變壓力變送器的常見類型
應(yīng)變壓力變送器常見的幾種類別分別是:組合式、膜片式、應(yīng)變梁式、應(yīng)變管式這四種。
1、組合式
組合式應(yīng)變壓力變送器中,其彈性敏感元件可分為感觸元件和彈性應(yīng)變元件。其中,感觸元件把壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到彈性應(yīng)變元件應(yīng)變最敏感的部位,而應(yīng)變片則貼在彈性應(yīng)變元件的最大應(yīng)變處。實踐上,較龐雜的應(yīng)變管式和應(yīng)變梁式都屬于這種型式。
感觸元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等,彈性應(yīng)變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、環(huán)形梁、薄壁筒等。它們之間可依據(jù)不同須要組合成多種型式。應(yīng)變式壓力傳感器重要用來測量流動介質(zhì)動態(tài)或動態(tài)壓力,例如能源管道裝備的進出口吻體或液體的壓力、內(nèi)燃機管道壓力等等。
2、膜片式
它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時,中央處徑向應(yīng)變和切向應(yīng)變均到達正的最大值,而邊沿處徑向應(yīng)變到達負的最大值,切向應(yīng)變?yōu)榱恪R蚨0褍蓚應(yīng)變片分別貼在正負最大應(yīng)變處,并接成相鄰橋臂的半橋電路以取得較大敏銳度和溫度彌補作用。采取圓形箔式應(yīng)變計(見電阻應(yīng)變計)則能最大限度地應(yīng)用膜片的應(yīng)變后果,這種傳感器的非線性較明顯。膜片式壓力傳感器的最新產(chǎn)品是將彈性敏感元件和應(yīng)變片的作用集于單晶硅膜片一身,即采取集成電路工藝在單晶硅膜片上分散制造電阻條,并采取周邊固定構(gòu)造制成的固態(tài)壓力傳感器(見壓阻式傳感器).
3、應(yīng)變梁式
測量較小壓力時,可采取固定梁或等強度梁的構(gòu)造。一種方式是用膜片把壓力轉(zhuǎn)換為力再通過傳力桿傳遞給應(yīng)變梁,兩端固定梁的最大應(yīng)變處在梁的兩端和中點,應(yīng)變片就貼在這些中央。這種構(gòu)造還有其余情勢,例如可采取懸梁與膜片或波紋管造成。
4、應(yīng)變管式
應(yīng)變管式亦稱應(yīng)變筒式,它的彈性敏感元件為一端關(guān)閉的薄壁圓筒,其另一端帶有法蘭與被測體系銜接。在筒壁上貼有2片或4片應(yīng)變片,其中一半貼在實心局部作為溫度彌補片,另一半作為測量應(yīng)變片。當沒有壓力時4片應(yīng)變片組成均衡的全橋式電路;當壓力作用于內(nèi)腔時,圓筒變造成“腰鼓形”,使電橋失去均衡,輸入與壓力成肯定關(guān)系的電壓。

應(yīng)變式壓力傳感器優(yōu)點

1、精度高、測量范圍大。

2、頻率響應(yīng)特性好。

3、應(yīng)變片尺寸小、重量輕、使用方便、測量速度快。測量時對被檢測的工作組昂太和應(yīng)力分布基本上無影響。既可用于靜態(tài)測量,又可用于動態(tài)測量。

4、適應(yīng)性強。可在高溫、超低溫、水下、強磁場以及核輻射等惡劣環(huán)境下使用。

5、測量應(yīng)變的靈敏度和精度高,性能穩(wěn)定、可靠,誤差小于1%。

6、價格便宜,品種多,工藝較成熟。

應(yīng)變式壓力傳感器缺點

1、在打的應(yīng)變狀態(tài)中具有明顯的非線性,半導體應(yīng)變式傳感器的非線性更為突出。

2、輸出信號微弱,抗干擾能力差,需要采取屏蔽措施。

3、只能測出一點或應(yīng)變柵范圍內(nèi)的平均應(yīng)變,不能顯示應(yīng)力場中應(yīng)力梯度的變化。

 

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