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压力传感器工作原理、使用方法、结构进行解答

来源:http://www.ligentcn.com/news/1259.html发布时间:2018-11-13

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,在生活中极为常见,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。关于压力传感器,我们需要了解的小知识有:压力传感器工作原理、使用方法、结构、作用、正确安装方法、具体安装位置、无法避免的误差、抗干扰措施、常见的四种故障。

压力传感器工作原理

压力传感器有五种常见的类型,以下是五种常见压力传感器的工作原理介绍:

1、压电式压力传感器:

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。

2、陶瓷压力传感器:

陶瓷压力传感器基于压阻效应,压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥,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2.0/3.0/3.3mv/v等,可以和应变式传感器相兼容。

3、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,利用压阻效应原理,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),使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使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标准测量信号。

4、蓝宝石压力传感器:

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。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,即使在高温条件下,也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;另外,硅-蓝宝石半导体敏感元件,无p-n漂移。

5、压阻式力传感器:

电阻应变片是压阻式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。

压力传感器的使用方法

压力传感器使用过程中的要点、变送器在工艺管道上正确的安装位置与被测介质有关,掌握压力传感器的正确使用方法,才能获得最佳的测量果!

1、防止变送器与腐蚀性或过热的介质接触;

2、防止渣滓在导管内沉积;

3、测量液体压力时,取压口应开在流程管道侧面,以避免沉淀积渣;

4、测量气体压力时,取压口应开在流程管道顶端,并且变送器也应安装在流程管道上部,以便积累的液体容易注入流程管道中;

5、导压管应安装在温度波动小的地方;

6、测量蒸汽或其它高温介质时,需接加缓冲管(盘管)等冷凝器,不应使变送器的工作温度超过极限。

压力传感器的结构

它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成,根据不同的用途,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

压力传感器的作用

主要是测量压力,就是将所测的压力值转换成电流或电压信号,并可以输出到二次仪表,再有二次仪表转换为对应的压力值,一种将压力变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表,而且其输出信号与压力变量之间有一给定的连续函数关系(通常为线性函数)。

压力传感器正确安装方法

1、通过适当的仪表, 在普通大气压和标准温度条件下,核实压力传感器的频率反应值;

2、核实压力传感器的编码与相应的频率反应信号的正确性。

压力传感器具体安装位置

为了确定压力传感器的编号和具体安装位置, 需按充气网的各个充气段来考虑:

1、压力传感器必须沿着线缆进行安装,最好安装在线缆接头处;

2、每条线缆装设压力传感器不少于4个,靠近电话局的两个压力传感器,相距不应大干200m;

3、每条线缆的始端和末端分别安装1个;

4、每条线缆的分支点应装1个, 如果两个分支点相距较近(小于100 m),可只装1个;

5、线缆敷设方式(架空、地下)改变处应装1个;

6、对无分支的线缆,因垒线的线缆程式一致,压力传感器的安装隔距不大干500m,并使其总数不少于4个;

7、为了便于确定压力传感器故障点,除在起点安装压力传感器外,距起点150~200m处,还要另外安装1个当然在设计中,一定要考虑经济与技术的因素,在不需要安装压力传感器的地方,则应不必安装。

压力传感器无法避免的误差

1、偏移量误差

由于压力传感器在整个压力范围内垂直偏移保持恒定,因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。

2、灵敏度误差

产生误差大小与压力成正比,如果设备的灵敏度高于典型值,灵敏度误差将是压力的递增函数;


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