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应变片压力传感器的原理和应用(应变片式传感器原理)

时间:2022-05-28 点击次数:

压力传感器是工业实践中最常用的传感器。广泛应用于水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石油化工、油井、电力、船舶、机床、管道等多种工业自动控制环境。以下是一些常用传感器的原理和应用。


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电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、电阻压力传感器、电感压力传感器、电容压力传感器、谐振压力传感器、电容加速度传感器等机械传感器种类繁多。但应用最广泛的是电阻压力传感器,它的价格很低,精度高,线性特性好。下面我们将主要介绍这种传感器。

当我们了解压力阻力传感器时,我们首先了解电阻应变片的元件。电阻应变片是一种将被测部件上的应变转换为电信号的敏感装置。

内部结构的金属电阻应变片。

电阻应变片由基体材料、金属应变片或应变片、绝缘保护片和引线组成。根据不同的用途,电阻应变片的电阻值可以由设计者设计,但电阻的限值范围应注意:电阻值太小,所需的驱动电流太大。同时,应变片的加热导致其过高。在不同的环境中使用,应变片的电阻值变化过大,输出零漂移明显,调零电路过于复杂。电阻过大,电阻过高,对外界电磁干扰的抵抗力较差。一般来说,它是几十到几千欧元。

电阻应变片的工作原理:

我们知道晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。当机械力沿一定方向变形时,某些晶体介质会产生极化效应;当机械力被移除时,它将恢复到不带电的状态,即当它受到压力时,某些晶体可能会产生发电效应,这就是所谓的极化效应。科学家根据这种效应开发了压力传感器。压电传感器中使用的主要压电材料包括石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢铵。石英(二氧化硅)是一种天然晶体。压电效应是在这种晶体中发现的。在一定的温度范围内,压电特性一直存在,但在温度超过这个范围后,压电特性完全消失(这种高温就是所谓的居里点)。由于电场变化较小(即压电系数相对较低),因此石英逐渐被其他压电晶体所取代。酒石酸钾钠具有较大的压电灵敏度和压电系数,但只能在室温和湿度较低的环境中使用。磷酸二氢胺是一种人工晶状体,能承受高温和相当高的湿度,因此得到了广泛的应用。

金属电阻应变片的工作原理是吸附在基材上的电阻随机械变形而变化,俗称电阻应变效应。

让我们以金属丝的应变电阻为例。当金属丝受到外力作用时,其长度和截面积会发生变化。从上面的公式中很容易看出,其电阻值会发生变化。如果金属丝在外力作用下延伸,其长度会增加,而截面积会减小,电阻值会增加。当金属丝受到外力作用并被压缩时,截面会减小,电阻值会减小。只要测量电阻的变化(通常测量电阻两端的电压),就可以获得应变金属丝的应变。


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