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压力传感器必须具备高精度和可重复性的原因

来源:http://www.ligentcn.com/news/801.html发布时间:2018-05-04

应变式压力传感器是压力传感器中应用比较多的一种传感器,它一般用于测量较大的压力,广泛应用于测量管道内部压力、内燃机燃气的压力、压差和喷射压力、发动机和导弹试验中的脉动压力,以及各种领域中的流体压力等。它的弹性敏感元件为周边固定圆形金属平膜片。膜片受压力变形时,中心处径向应变和切向应变均达到正的最大值,而边缘处径向应变达到负的最大值,切向应变为零。

因此常把两个应变片分别贴在正负最大应变处,并接成相邻桥臂的半桥电路以获得较大灵敏度和温度补偿作用。采用圆形箔式应变计(见电阻应变计)则能最大限度地利用膜片的应变效果。这种传感器的非线性较显着。膜片式压力传感器的最新产品是将弹性敏感元件和应变片的作用集于单晶硅膜片一身,即采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电阻条,并采用周边固定结构制成的固态压力传感器(见压阻式传感器)。设计者通常选择将传感器放置在离待测介质尽可能近的地方,以便获得最准确的读数。但是,如果压力传感器与待测液体不兼容,这会给医疗设备设计人员造成大麻烦,迫使他们为传感器添加保护功能。在很多情况下,这些额外的组件会明显增加医疗设备的设计时间和成本。即使是在流体通常不会接触传感器的诊断应用中,设计者们仍然需要考虑最坏的情形,如在应用中可能出现过压或液体在管中流动超过预设值而触及传感器等情况。

压力传感器

设计者怎样做才能确保传感器与流体隔离呢?这就牵涉到管路的设计,因此他们需要考虑组件在系统中的定位,以将流体与传感器隔离开来,或是需要在设计中加入过滤器等附加组件,解决湿度的问题。为了简化设计者们为医疗设备挑选合适压力传感器工作量,传感器厂商专门开发出针对性解决方案。这些解决方案不仅隔离了液体介质,而且免去了集成附加保护功能的需要,使得工程师无需修改设计便可确保液体与传感器不会发生接触,从而简化了设计工作。化学分析仪就是一个很有说服力的应用示例,该析仪中使用了液体介质兼容的电路板安装型压力传感器。在化学分析仪中,需要使用移液管抽吸样本液体,然后把样本滴入样本瓶进行混合或分析。此时应判断移液管是否畅通或者是否正确放置在样本瓶里,以保证液体量正确,而这就需要用到压力传感器。

化学分析仪应用中最基本要求就是以可重复的方式精确测量流过系统的特定液体量,因此压力传感器必须具备高精度和可重复性,可胜任低压力工作要求,还要能够耐受因冲洗或清洗液体通路而产生的较高压力。又称应变筒式。它的弹性敏感元件为一端封闭的薄壁圆筒,其另一端带有法兰与被测系统连接。在筒壁上贴有2片或4片应变片,其中一半贴在实心部分作为温度补偿片,另一半作为测量应变片。当没有压力时4片应变片组成平衡的全桥式电路;当压力作用于内腔时,圆筒变形成“腰鼓形”,使电桥失去平衡,输出与压力成一定关系的电压。这种传感器还可以利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片传递被测压力。应变管式压力传感器的结构简单、制造方便、适用性强,在火箭弹、炮弹和火炮的动态压力测量方面有广泛应用。

测量较小压力时,可采用固定梁或等强度梁的结构。一种方法是用膜片把压力转换为力再通过传力杆传递给应变梁。两端固定梁的最大应变处在梁的两端和中点,应变片就贴在这些地方。这种结构还有其他形式,例如可采用悬梁与膜片或波纹管构成。在组合式应变压力传感器中,弹性敏感元件可分为感受元件和弹性应变元件。


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