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电石晶体多被用于压电压力传感器

时间:2022-06-08 点击次数:

所有使用某些物理性质(物理、化学、生物学)规则、定理、定律、效应等将物理或化学量转换为易于使用的电信号。传感器是将输入变量转换为可测量信号的测量系统的前部件。传感器是连接载体和电路的敏感元件。传感器是传感系统的一部分,是信号输入的第一个关口。有一些特殊要求:首先,传感器应具有较高的频率响应,水下爆炸压力是一个高速变化的过程;其次,传感器应具有较强的抗干扰能力,以减少测量误差,提高测试精度;此外,传感器应具有足够的强度、良好的密封性能和较强的耐腐蚀性。因此,以电气石为敏感元件的传感器用于测量水中的爆炸压力。MPa是传感器的基本性能指标;测量精度≤2%FS;上升前缘≤2.5μs。


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传感器的材料选择及其结构。

1.1敏感元件材料的选择。

敏感元件是传感器的关键元件,因为它决定了传感器的原理和特性。因此,在设计传感器结构时首先要考虑的问题。压力传感器根据试验对象测量水中爆炸产生的压力。

压力传感器是将压力转换为电信号输出的传感器,通常是压力测量仪器中的电测仪器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件(或应变计)组成。弹性敏感元件的作用是将被测压力作用于某一区域并转换为位移或应变,然后将位移敏感元件或应变计转换为与压力相关的电信号。有时会将这两个元件的功能集成在一起。压力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、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等行业。[全文]

。因此,根据几种常用的压电晶体性能,如石英、电气石、铌酸锂、锆钛酸铅、钛酸钡等。由于电石晶体具有体压电效应的特点,电石晶体被用作压电压力传感器,可以感知各种动态和静态力,并将其转换为电信号。

电气石晶体是敏感元件的材料。

1.2传感器的结构及工作原理。

水中爆炸压力传感器。

压力传感器是将压力转换为电信号输出的传感器,通常是压力测量仪器中的电测仪器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件(或应变计)组成。弹性敏感元件的作用是将被测压力作用于某一区域并转换为位移或应变,然后将位移敏感元件或应变计转换为与压力相关的电信号。有时会将这两个元件的功能集成在一起。压力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、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等行业。

传感器以具有压电效应的电气石为敏感元件,用高绝缘密封胶填充硅油。

密封胶。

用密封胶密封静止接合面。涂抹前为流动性液体粘稠物,两个接合面之间的缝隙易填充,密封效果好。包括液体密封胶、厌氧密封胶、硅酮密封胶等。[全文]

密封。将传感器放入水下,离爆炸源有一定距离。当爆炸后产生的压力以冲击波的形式传播到各个方向时,电石晶体将感觉到的压力信号转换为电信号,从而实现能量换。

2传感器性能检测。

2.1传感器静态校准。

(1)校准设备:传感器校准设备为JS-2500(250MPa)活塞压力计;精度等级为0.02。

(2)校准方法:采用加载法,每个传感器预压3次后开始校准,校准3次后取平均值。

MCRI传感器的非性为1.36%。灵敏度为26.12pc/MPa。

2.2动态校准。

(1)校准设备:美国PCB公司913B02型水动脉冲校准装置(含136A型标准传感器,内置电荷放大器)。

(2)校准方法:模块式电荷放大器根据静态灵敏度配置传感器。

电荷放大器。

电荷放大器是压电晶体传感器测试系统中不可缺少的信号调节器。将传感器输出的弱电荷信号转换为放大电压信号,并将传感器的高阻抗输出转换为低阻抗输出。然后,与标准传感器同时安装在校准接头上,通过液压油将钢球从不同高度自由下落,撞击高压液压装置中的活塞,产生的半正弦波压力(也是脉冲压力)传递给传感器。为了获得非线和灵敏度的动态校准,校准了校准传感器曲线与标准传感器曲线之间的振幅和波形一致性。动态校准结果见表2。

非线性传感器为0.17%,平均灵敏度为123.76mv/MPa。

由于传感器的绝缘电阻,静态和动态校准的非线性值不同。

物质对电流的阻力称为物质电阻。电阻小的物质叫电导体,简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体,简称绝缘体。当不是很高时,传感器会产生一定的零漂移,影响传感器的线性指标;此外,由于密封问题,动态校准设备只能达到29MPa的压力,远低于范围上限,因此动态校准的非线性指标高于静态校准的非线性指标。

3.水池试验。

(1)试验条件:水池直径85m,深度15m;爆炸源为RS211,重量1.01kg;传感器安装深度为5m,距爆炸源水平3m。

(2)试验方法:在试验过程中,将开发的传感器和试验系统与美国PCB的138激波传感器和专用信号采集装置进行测量和比较。

传感器的静态动态压力校准和池试验结果表明,与美国PCB类似产品相比,水中爆炸压力传感器。


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