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壓力傳感器知識與傳感器網站介紹

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網站名稱壓力傳感器知識與傳感器網站介紹
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網站簡介壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器,而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。
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主要資料壓力傳感器知識與傳感器網站介紹
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壓力傳感器知識與傳感器網站介紹

國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是:“能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

技術文檔-壓力傳感器介紹

 壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器,而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。 

 我們知道,晶體是各向異性的,非晶體是各向同性的。某些晶體介質,當沿著一定方向受到機械力作用發生變形時,就產生了極化效應;當機械力撤掉之后,又會重新回到不帶電的狀態,也就是受到壓力的時候,某些晶體可能產生出電的效應,這就是所謂的極化效應。科學家就是根據這個效應研制出了壓力傳感器。 

 壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體,壓電效應就是在這種晶體中發現的,在一定的溫度范圍之內,壓電性質一直存在,但溫度超過這個范圍之后,壓電性質完全消失(這個高溫就是所謂的“居里點”)。由于隨著應力的變化電場變化微小(也就說壓電系數比較低),所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數,但是它只能在室溫和濕度比較低的環境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體,能夠承受高溫和相當高的濕度,所以 
已經得到了廣泛的應用。 

 在現在壓電效應也應用在多晶體上,比如現在的壓電陶瓷,包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。 

 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,因為經過外力作用后的電荷,只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的,所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態的應力。 

 壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用,特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業,例如用它來測量--炮--在膛中擊發的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力,也可以用來測量微小的壓力。 

 壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫學測量中,比如說心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的,因為測量動態壓力是如此普遍,所以壓電傳感器的應用就非常廣。 

 除了壓電傳感器之外,還有利用壓阻效應制造出來的壓阻傳感器,利用應變效應的應變式傳感器等,這些不同的壓力傳感器利用不同的效應和不同的材料,在不同的場合能夠發揮它們獨特的用途。 

技術文檔-選擇壓力傳感器壓力變送器的常識

1、問: 傳感器測量的是何種壓力?答 您首先要考慮的是您的系統的最大壓力。
   答:一般您需要的壓力傳感器壓力范圍最大值應該達到您系統最大壓力值的1.5倍。我們建議的這些額外的壓力范圍是由于許多的系統,特別是水壓和過程控制,有壓力尖峰或者連續的脈沖。這些尖峰可能會達到“最大”壓力的五倍甚至十倍,且可以造成傳感器的損壞。連續的高壓脈沖,接近或者超過傳感器的最大額定壓力,也會縮短傳感器的壽命。但是僅僅提高傳感器額定壓力并不是萬全之策,因為這會犧牲傳感器的分辨率。您可以使用緩沖器來減弱尖峰但是這也僅僅是一個折中方案,因為這會降低傳感器的響應速度。
   所有的壓力傳感器都在設計成能在2億個周期中承受最大壓力而不會降低性能。您在選擇傳感器的時候需要在系統性能與傳感器壽命之間找到一折中的解決方案。  

2、問: 什么是壓力介質?
   答: 另外一個在選擇傳感器時需要考慮的關鍵因素是所測量的介質。在壓力頭上是否會是粘性液體或者漿狀物質?與傳感器接觸的是否是溶解性或者腐蝕性介質還是干凈干燥的空氣?
  3、問: 傳感器需要達到什么樣的精度?
   答: 精確度是制造商們用來描述傳感器輸出誤差常用的一個術語。這些誤差可能來源于非線性,遲滯,不可重復性,溫度,零點平衡,校正和濕度效應。許多制造商,將精確度指定為非線性,遲滯和不可重復性的綜合影響。對許多傳感器來說,“精確度”會由于溫度,零點平衡等因素而比標稱值更低。
   “技術名詞”部分更加詳細地解釋了這些術語。擁有更高精確度的傳感器的成本會更高,那么您的系統真的需要這么高的精確度嗎?使用高精確度傳感器和低分辨率儀器組成的系統其實是一種低效率的解決方案。
   4、問: 傳感器的耐溫性如何?
   答: 壓力傳感器,像所有物理設備系統一樣,會在極端溫度的環境下會產生錯誤甚至無法使用。一般每個傳感器將會有兩個溫度范圍,分別是工作范圍和補償范圍。補償范圍包含在工作范圍之內。
   工作范圍是指在這個范圍內,傳感器通電后可以暴露在介質中而不會發生損壞。但是,這并不表示當處于補償范圍以外的時候其性能也能達到標稱的規格(溫度系數)。
   補償范圍一般是在工作范圍之內的一段更狹窄的范圍。在這個范圍內,傳感器確保可以達到標稱的規格。溫度的改變通過兩種方法影響傳感器,其一是造成零點漂移,其二是影響整個量程的輸出。傳感器規格說明應該將這些誤差以下列形式列出: ±x%滿量程/°C ±x%讀數/°C ±x%整個溫度補償范圍內滿量程,或者 ±x%整個溫度補償范圍內讀數。如果沒有這些參數會給你在使用中造成不確定。那么傳感器輸出的改變是由于壓力變化還是溫度變化呢?在理解如何使用傳感器的時候,溫度效應將是最復雜的部分。
  5、問:應該使用何種輸出?
   答: 幾乎所有的傳感器都有毫伏輸出,或者電壓放大,或者毫安,或者頻率輸出。您所選擇的輸出類型依賴與您的傳感器與系統控制或者顯示部件之間的距離,噪音,以及其他電氣干擾,還有是否需要放大,最佳放置放大器的位置等。對于許多的原始設備制造商來說,他們的控制元件和傳感器距離很短,所以毫伏輸出一般就足夠了而且成本較低。
   如果您需要將傳感器輸出放大,那么使用另外一個有內置放大器的傳感器更加簡單。在長距離電纜,或者有大電氣噪音區域內,就需要毫安輸出或者頻率輸出了。在有很強射頻干擾和電磁干擾的環境中,您就需要考慮在毫安和頻率輸出外在額外增加一些屏蔽或這過濾設備了。
   6、問: 什么是激勵電壓?
   答: 輸出的類型可能就決定了您需要的激勵電壓。許多放大式傳感器都有內置的電壓調節器,可以在很大范圍的未調節電壓源下工作。有些傳感器是有比例的,需要已調節的激勵源。所使用的電源將會決定您是使用已調節電源還是未調節電源。這需要在系統成本和所有激勵源之間作出折中的選擇。
   7、問: 我需要傳感器具有互換性嗎?
   答: 對于不同的系統來說傳感器的互換性都很重要嗎,或者您會校正系統的每一個部分嗎?這是非常重要的問題,特別是對于原始設備制造商。當您把產品送到客戶手里之后,進行校正的成本是很高的。如果您的傳感器具有互換性,那么您就可以在系統中換掉傳感器而仍然保持參數不變。
  8、問: 傳感器需要什么程度的時間穩定性?
   答: 大多數傳感器會隨時間有所“漂移”。了解長時間的傳感器穩定度是非常重要的。這個先期工作需要可以減少將來可能遇到的問題。
  9、問: 傳感器需要怎樣的堅固程度?
   答: 一個非常令用戶頭疼的因素常常遇到,那就是傳感器到底需要怎樣的機械強度,特別是其外殼?考慮傳感器將會應用到的環境是非常重要的。是否是在高濕度或水蒸氣環境?是否有高強度震動或沖擊?在選擇外殼類型的時候這些問題都要考慮周到。
   10、問: 我怎樣將傳感器連接到自己的電氣系統中?
   答 :傳感器上的短電纜是否夠用?或者,在長電纜應用中,是否需要在傳感器上加一個連接器?大多數的壓力傳感器可以提供電纜或者連接器。

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