压力传感器(Pressuretransducer)是一种能够感知压力信号并按一定规律将压力信号转换为可用输出电信号的设备或装置。
压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。
压力传感器是工业实践中最常用的传感器,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、管道等行业。以下是一些常用的传感器原理及其应用。还有一个医用压力传感器。
分类:
压力传感器是应用最广泛的传感器之一。传统的压力传感器主要是机械结构设备,弹性元件的变形表示压力,但结构尺寸大,质量重,不能提供电气输出。随着半导体技术的发展,半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确性高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展,半导体传感器向微型化发展,功耗小,可靠性高。
1.扩散硅压力变送器。
扩散硅压力变送器是将隔离的硅压阻压力敏感元件包装在不锈钢外壳中制成的。它可以将感觉到的液体或气体压力转换为标准的电信号输出。
2.半导体压电阻型。
半导体压电阻抗扩散压力传感器在薄片表面形成半导体变形压力,通过外力(压力)使薄片变形,产生压电阻抗效应,将阻抗变化转化为电信号。
3.静电容量型。
静电容量压力传感器是将玻璃的固定极与硅的可动极相对形成电容,将可动极变形引起的静电容量变化转化为电气信号。
各种压力传感器的工作原理:
1.压阻式压力传感器。
电阻应变片是压阻应变传感器的主要组成部分之一。金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上的应变电阻随机械变形而变化,通常称为电阻应变效应。
2.陶瓷压力传感器。
陶瓷压力传感器基于压阻效应,压力直接作用于陶瓷膜的前表面,使膜产生微小的变形。厚膜电阻印在陶瓷膜的背面,连接成惠斯通电桥。由于压敏电阻的压阻效应,电桥产生与压力成正比的高线性。电压信号也与激励电压成正比标准信号根据压力范围标定为2.0/3.0/3.3mV/V,可与应变传感器兼容。
3.扩散硅压力传感器:
扩散硅压力传感器的工作原理也是基于阻力效应。利用阻力效应原理,被测介质的压力直接作用于传感器膜(不锈钢或陶瓷),使膜产生与介质压力成正比的微位移,改变传感器的电阻值,用电子线检测变化,转换输出相应压力的标准测量信号。
4.蓝宝石压力传感器:
采用应变电阻工作原理,硅蓝宝石作为半导体敏感元件,具有无与伦比的测量特性。因此,硅蓝宝石制成的半导体敏感元件对温度变化不敏感,即使在高温条件下也具有良好的工作特性;蓝宝石具有很强的抗辐射特性;此外,硅蓝宝石半导体敏感元件没有p-n漂移。
5.压电压力传感器:
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,因为外力作用后的电荷只能在电路有无限输入阻抗时保存。实际情况并非如此,因此压电传感器只能测量动态应力。
应用领域:
压力传感器主要用于:增压缸、增压器、气液增压缸、气液增压器、压力机、压缩机、空调制冷设备等领域。