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压力传感器是能感受压力信号,并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成,按不同的测试压力类型,压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。压力传感器广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,还有医用压力传感器。榛锐机电
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压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号,并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。
压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型,压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。 -摘自JJG860-2015
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。另有医用压力传感器。
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压力传感器是能感受压力信号并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型,压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。压力传感器广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
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压力传感器可广泛用于煤矿监测系统的压力信号采集。本系列传感器为全不锈钢圆柱型结构,体积小、精度高、安装使用方便等特点,有效的改进和提高了煤矿监测系统数据的采集,是替代进口压力传感器的理想选择
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一、压力传感器的分类
在化工行业中,常用的化工传感器为压力传感。压力传感器按照需求不同分类有多种:按照测量对象来划分,可以分为绝对压力传感器、表压传感器和差压传感器三种;按照膜盒制作结构来划分,可以分为普通型传感器和隔离式传感器两种。我们要根据环境条件,应用工况、安装条件等要素,对传感器的选型进行合理选择。
1、按测量对象划分
在压力测量领域中应用较多的是中低表压压力传感器、中高表压压力传感器、绝对压力传感器和中低表压单法兰隔膜密封式传感器。按照测量安装方式的不同,传感器可再分为管道直连式安装和导压管取压安装两种类型。在微小压力状态下,由于直接测量压力可能会导致不稳定波动的出现,所以,当测量不高于500Pa的微小压力时,选择差压传感器更为合理。
2、按膜盒制作结构
普通变送器只有一个测量膜盒,可以直接感应到被测介质的压力或者差压:隔离式变送器除了具有普通变送器的内膜,还有直接感压的外膜盒,通过一种稳定液将外模感受到的压力传递给内膜,从而得出压力测量值,根据安装方式的不同,隔离式变送器又分为一体式直接安装型和远传安装密封型。根据环境条件的不同,应用工况、安装条件等要素的不同,变送器的选型也有不同的要求。
二、几种特殊工况的传感器选型
1、高温工况环境
高温环境下,测量介质的温度较高,过程的温度往往会超过传感器的正常工作范围,并且不能通过导压管或者安装型隔离膜把温度调整到正常范围内。那么就可以通过选择远,传型传感器利用毛细管引压,避免传感器受到高温破坏了电子元件的使用性能。
2、容易结晶的高黏度工作环境
介质一旦离开工艺设备,就很容易出现结晶现象,如果出现结晶或者介质的黏度太大,就容易导致导压管出现堵塞,不仅需要通过清理疏通而带来较大的工作量,还会造成测量结果不稳定。这种情况下,一般适合选择隔离式传感器。如果结晶现象比较严重,就需要选择凸膜片型传感器,通过将感压膜片直接插进设备的内部来直接获得介质的温度。
3、易腐蚀工作环境
腐蚀性工况一般指的是环境条件腐蚀性和应用工况的腐蚀性。如果导压管是碳钢或者不锈钢材质,那么最好选用普通型的差压传感器。在腐蚀性工作环境中,对传感器的材质也有一定要求,其中最关键的是膜片和接液材质、法兰材质和外壳材质等,膜片和接液材质应根据介质的不同化学特性进行选择,介质的浓度和温度不同,对传感器材质的要求也不同。法兰连接的传感器般有碳钢、304SST、316SST三种材质可以选择,由于法兰不直接接液,因此,考虑到经济性要素,一般可以选用碳钢材质。传感器外壳材质一般有铝合金和不锈钢,在非腐蚀性环境中选用铝合金材质经济性更高,如果处于腐蚀性环境中,则更适合选用不锈钢材质。
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您好,我是斯巴拓电子的技术人员。最常见的几种传感器原理
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,下面我们简单地了解一些常见压力传感器的工作原理。广州斯巴拓电子科技
1、应变片压力传感器原理
力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。在了解压阻式力传感器时,我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。
金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。
通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是AD转换和CPU)显示或执行机构。
电阻应变片的工作原理
金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效
应。金属导体的电阻值可用下式表示:
式中:p------金属导体的电阻率(O cm2m)
S------导体的截面积(cm2)
L-----导体的长度(m)
我们以金属丝应变电阻为例,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会发生改变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小而截面增加,电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化(通常是测量电阻两端的电压),即可获得应变金属丝的应变压力。
2、陶瓷压力传感器原理
抗腐蚀的陶瓷压力传感器也是基于压阻效应,压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻(压敏电阻)印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥(闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电
压信号,标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 3.0 3.3mVV等,可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定
,传感器具有很高的温度稳定性和长期稳定性,传感器通常自带温度补偿,因为压力接口是陶瓷,可以和绝大多数介质直接接触。
陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40?135°C,而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV,输出信号强,长期稳定性好。高特性,低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向,在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势,
在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。
扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应,单晶硅材料在受到外力作用产生极微小应变,其内部原子机构的电子能级状态会发生变化,从而导致其电阻率剧烈变化(G因子突变)其电阻也就出现极大变化,这种物理效应称为压阻效应。利用压阻效应的原理,采集集成工艺技术经过掺杂、扩散,单晶硅晶向,制成应变电阻,构成惠斯通电桥,利用硅材料的弹性力学特性,在同一硅材料上进行各向异性微加工,就制成了一个集力敏与力电转换检测于一体的扩散硅传感器。
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),使膜片产生于介质压力成正比的微位移,是传感器的电阻值发生变化,利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编织测量信号。
4、蓝宝石压力传感器原理
利用应变电阻式工作原理,采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件,具有无与伦比的计量特性。
蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成,不会发生滞后、疲劳和蠕变现象,蓝宝石比硅要坚固,硬度更高,不怕形变;MS石有着非常好药弹性和绝缘特性(1000 0C以肖),因此,利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件,对温度变化不敏感,即使存高温条件下,也有很好的工作特性;蓝宝石的抗辐命障性极强;另外,硅-蓝宝石半导体敏感元件,无p-n漂移,因此,从根本上简化了制造工艺,提高了重复性,确保了高成品率。用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器,可在最恶劣的工作条件下正常工作,并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。
5、压电式压力传感器原理
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。磷酸一.氢胺属于人造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以己经得到了广泛的应用。
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、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。它既可以用来测量大的压力,也可以用来测量微小的压力。