壓力檢測技術(shù)(編輯修改稿)
2025-01-17 11:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 力傳感器 應(yīng)變式 電容式 壓電式 振頻式 光電式 光纖式 超聲式壓力傳感器 1. 應(yīng)變式壓力傳感器 應(yīng)變式壓力傳感器是一種通過測量彈性元件因壓力的作用而產(chǎn)生的應(yīng)變來間接測量壓力的傳感器，它由彈性元件、應(yīng)變片及測量電路等組成。 特點(diǎn)： 具有精度高、體積小、重量輕、測量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)抗振動(dòng)、抗沖擊性能良好。但應(yīng)變片阻值受溫度影響較大，需要考慮溫度補(bǔ)償。 1) 應(yīng)變筒式壓力傳感器 應(yīng)變筒式壓力傳感器結(jié)構(gòu)如圖 87所示。 當(dāng)應(yīng)變筒內(nèi)腔承受壓力時(shí)，薄壁筒表面的周向應(yīng)力最大，相應(yīng)的周向應(yīng)變 ε為： )1/()2(22 ???dDEp ??(82) 式中， p— 被測壓力； E— 應(yīng)變筒材料的彈性模量； μ— 應(yīng)變 筒材料的泊松比； D— 應(yīng)變筒外徑； d— 應(yīng)變筒內(nèi)徑。 優(yōu)點(diǎn)： 應(yīng)變筒式壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，能進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)壓力測量，測量范圍也比較寬 。 2) 平膜式壓力傳感器 平膜片式壓力傳感器結(jié)構(gòu)如圖 88所示。彈性元件上粘貼有如圖 89(a)所示的箔式組合應(yīng)變片。四個(gè)應(yīng)變片組成如圖 89(b)所示的電橋，輸出相應(yīng)的電壓信號。 對于邊緣固定的平圓膜片，當(dāng)受壓力作用時(shí)，膜片上任意一點(diǎn)的應(yīng)變可分為徑向應(yīng)變 εr和切向應(yīng)變 εt，如圖 810(a)所示，其值與壓力 p的大小和該點(diǎn)到膜片中心的距離 r有關(guān) ： pEhrrpEhrrtr????????22202222028))(1(38)3)(1(3????(83) 式中： p— 被測壓力； E— 膜片材料彈性模量； μ— 膜片材料的泊松比； r0— 膜片半徑； r— 膜片上任意點(diǎn)半徑； h— 膜片厚度。 根據(jù)式 (83)分析可知，在膜片中心處 (r=0)，徑向應(yīng)變 εr和切向應(yīng)變 εt均達(dá)到最大值， pEh rtr ???? 2202m a xm a x 8)1(3 ???(84) 在膜片邊緣處 (r= r0)，切向應(yīng)變 εt=0，而徑向應(yīng)變 εr達(dá)到負(fù)最大值 (壓縮應(yīng)變 )， pEh rr ???? 2202m in 4)1(3 ??(85) 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠，精度、靈敏度較高，但頻率響應(yīng)較低，輸出線性差。 3) 壓阻式壓力傳感器 壓阻式壓力傳感器是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)制成的，它是利用集成電路工藝直接在作為彈性元件的硅平膜片上按一定晶向制成擴(kuò)散電阻，這樣就很容易得到尺寸小、高靈敏度、高自振頻率的壓力傳感器。 特點(diǎn)： 壓阻式壓力傳感器重復(fù)性、穩(wěn)定性好，工作可靠；靈敏度高，固有頻率高；測量范圍寬；精度高；易于微小型化。壓阻式壓力傳感器特別適合在中、低溫度條件下的中、低壓測量。 4) 壓力傳感器的變送電路 電流輸出型變送器有 4線制、 3線制、 2線制等幾種。長距離傳輸時(shí)以 2線制變送器最為經(jīng)濟(jì)、方便，因而應(yīng)用最多。 工業(yè)上最廣泛采用 4~20mA直流電流作為標(biāo)準(zhǔn)信號來傳輸模擬量。 圖 811是一種 2線制的壓阻式差壓傳感器的變送器電路，由應(yīng)變電橋、恒流源、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、放大及電壓 電流轉(zhuǎn)換等幾部分組成，采用 24V直流供電。 2. 電容式壓力傳感器 電容式壓力傳感器采用變電容測量原理 ，將
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