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壓力傳感器是工業實踐中zui的常用傳感器，廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航天、軍工、石油化學、油井、電力、船舶、機床、管道等多個行業，簡要介紹了常用傳感器原理及其應用

1 .應變儀壓力傳感器的原理及應用

力學傳感器的種類多種多樣，例如電阻應變儀壓力傳感器、半導體應變儀壓力傳感器、壓電電阻式壓力傳感器、感應式壓力傳感器、靜電電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器、靜電電容式加速度傳感器等。 但是應用zui的是壓阻式壓力傳感器，具有非常低的價格、高精度和良好的線性特性。 主要介紹這樣的傳感器。

解凍電阻式力傳感器時，首先識別電阻應變計這個元件。 電阻應變計是將被測定物應變變化轉換為電信號的傳感器器件. 這是壓電電阻式應變傳感器的主要組成部分之一。 電阻應變計中使用zui的多為金屬電阻應變計和半導體應變計兩種。 金屬電阻應變計有絲狀應變計和金屬箔狀應變計兩種。 通常，應變儀通過特殊的粘接劑與產生力學應變的基體緊密接觸，當對基體施加力而應力發生變化時，電阻應變儀也一起變形，使應變儀的電阻值發生變化，使施加于電阻的電壓發生變化。 該應變計在受力時發生的電阻值的變化通常較小，但一般而言，該應變計構成應變橋，用后續的計量放大器進行放大，并發送至處理電路(通常為A/D轉換和CPU )的顯示和致動器。

金屬電阻應變計的內部結構

電阻應變計由基材、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引線等部分構成。 根據用途不同，電阻應變儀的電阻值可由設計者設計，但電阻值范圍應注意:電阻值過小，所需驅動電流過大，應變儀發熱導致自身溫度過高，在不同環境下使用，應變儀的電阻值變化過大，輸出零偏移顯著，零調整電路復雜 電阻過大，電阻過高，抗外部電磁干擾。 一般是幾十歐元到幾十公里左右。

電阻應變片的工作原理

金屬電阻應變計的工作原理是吸附在基材上的應變電阻隨機械應變而電阻值發生變化的現象，通稱為電阻應變效應。 金屬導體的電阻值如下式所示

式中: &rho； <； br/>； <； br/>； 金屬導體電阻率( &Omega； ·； cm2/m )

s>； <； br/>； 導體的截面積( cm2 )

以線應變電阻為例，外力作用于線時，其長度和截面積發生變化，由上式可知，其電阻值發生變化，外力作用于線并延伸時，其長度增加，截面積減少，電阻值增大。 電線在外力作用下壓縮時，長度會減小，截面會增加，電阻值也會減小。 如果測量電阻的變化(通常測量電阻兩端的電壓)，就能夠得到應變線的應變。

2 .陶瓷壓力傳感器的原理及應用

抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體傳遞，壓力直接作用于陶瓷薄膜的前表面，使薄膜產生微小的變形，厚膜電阻印刷在陶瓷薄膜的背面，與惠斯登電橋(電橋)連接，通過變阻器的壓電電阻效應，使電橋受到壓力 還生成與激勵電壓成比例的電壓信號，通過壓力范圍將標準信號定位為2.0/3.0/3.3mV/V等，與失真傳感器兼容。 激光標定中，傳感器具有較高的溫度穩定性和時間穩定性，傳感器具有溫度補償0~70℃，可與大多數介質直接接觸。

陶瓷是具有高彈性、耐腐蝕性、耐磨損性、耐沖擊性和振動性的材料。 陶瓷的熱穩定特性和厚膜電阻，其工作溫度范圍可提高到-40~135℃，且具有測量的高精度、高穩定性。 電絕緣程度> 2kV，輸出信號強，長期穩定性好。 高特性、低價格的陶瓷傳感器是壓力傳感器的發展方向，在歐美有全面取代其他類型傳感器的傾向，在中國使用陶瓷傳感器代替擴散硅壓力傳感器的用戶越來越多。

3 .擴散硅壓力傳感器的原理及應用

工作原理

被測定介質的壓力直接作用于傳感器的膜片(不銹鋼或陶瓷)，使膜片產生與介質壓力成比例的微小位移，使傳感器的電阻值變化，用電子電路檢測該變化，變換與該壓力對應的標準的測定信號并輸出。

4 .藍寶石壓力傳感器的原理及應用

利用應變電阻式工作原理，采用硅藍寶石作為半導體傳感器，具有測量特性。

藍寶石系由單晶絕緣體元素構成，不產生磁滯、疲勞、蠕變現象的藍寶石比硅結實，硬度高，不怕變形的藍寶石具有非常優異的彈性和絕緣特性( 1000OC以內)， 由硅-藍寶石制造的半導體感應元件對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下也具有良好工作特性的藍寶石的耐輻射特性非常優異，另外，硅-藍寶石半導體傳感器由于沒有p-n漂移，因此制造工藝從根本上簡化，重現性提高，確保了高成品率。

用硅-藍寶石半導體傳感器制造的壓力傳感器和變送器在zui的苛刻工作條件下正常工作，可靠性高，精度好，溫度誤差極小，性價比高。

儀表壓力傳感器和變送器由雙膜片構成:鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。 印刷有異質外延性應變傳感器橋電路的藍寶石板焊接在鈦合金測量薄膜上。 測量的壓力傳遞給接收膜片(接收膜片和測量膜片用拉桿牢固連接)。 鈦合金因壓力而在膜片上受到變形，在硅-藍寶石傳感器上感知到該變形時，其橋輸出發生變化，變化的幅度與被測壓力成比例。

傳感器的電路保證應變橋電路的供電，將應變橋的不平衡信號轉換為統一的電信號輸出(0- 5，4-20ma或0-5V )。 在絕緣壓力傳感器和變送器中，藍寶石板與陶瓷基玻璃焊料相連，起到彈性元件的作用，將被測壓力轉換為應變儀的應變，達到了壓力測量的目的。

5 .壓電壓力傳感器的原理及應用

壓電傳感器主要使用的壓電材料是石英、酒石酸鉀鈉、磷酸二氫胺。 其中石英(二氧化硅)為天然晶體，壓電效應在該晶體中發現，在一定溫度范圍內壓電特性一直存在，但溫度超過該范圍時壓電特性完全消失(該高溫即所謂的&ldquo； 居里點&rdquo； 中所述情節，對概念設計中的量體體積進行分析。 由于電場隨應力變化的變化小(即壓電系數低)，水晶逐漸被其他壓電晶體所取代。 酒石酸鉀鈉具有較大的壓電敏感度和壓電系數，但僅適用于室溫和濕度較低的環境。 磷酸二氫胺是一種人工晶體，由于它能承受高溫和相當高的濕度，因此被廣泛應用。

目前的壓電效應已應用于目前的壓電陶瓷，如鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽壓電陶瓷、鈮酸鎂鉛壓電陶瓷等多晶體。

壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態測量。 僅當電路具有無限大的輸入阻抗時，才保存外力作用后的電荷。 實際情況并非如此，這決定了壓電傳感器只能測量動態應力。

壓電傳感器主要應用于加速度、壓力、力等的測量。 壓電式加速度傳感器是常用的加速度計。 具有結構簡單、小型、重量輕、壽命長等優點。 壓電式加速度傳感器廣泛應用于飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量，尤其在航空和航天領域有其特殊地位。 壓電傳感器也可用于發動機內部燃燒壓力的測量和真空度的測量。 也可用于軍事工業，例如，測量膛內發射瞬間的腔壓變化和炮口的沖擊波壓力。 可以用來測量大的壓力，也可以用來測量小的壓力。

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