壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號,并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類型,壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。
壓力傳感器是工業(yè)中使用最廣泛的傳感器之一,壓力傳感器(壓力變送器)用于對管道和容器中的壓力進行測量,壓力傳感器可以采用電阻應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片、壓阻式、電感式、電容式、磁控式、陶瓷壓電式、測壓管等方式進行測量壓力,也有利用液體高度直接指示氣壓高低的U形測壓計,還有在現(xiàn)場校驗壓力的手操壓力泵(校驗儀)
對于應(yīng)變片式壓力傳感器,將應(yīng)變片黏合在測量體上,測量體受壓產(chǎn)生變化,應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變,使應(yīng)變片的阻值或內(nèi)特性發(fā)生改變,從而使加在應(yīng)變片上的電壓發(fā)生變化,利用橋式電路提取差動信號,并經(jīng)過后續(xù)放大,給出對應(yīng)的測量信號。壓力傳感器的測量原理有些同液位傳感器的測量原理基本類似,對于采用測壓管方式的壓力傳感器,是利用測壓管通入被測液體后會發(fā)生機械形變,用機械形變帶動電位器等測量元件,給出與壓力成比例的電信號。
有抗腐蝕、抗震、耐高溫有隔膜、充油、耐震、高溫等壓力表,為了滿足不同的測壓范圍,有正壓、負壓、差壓、正負壓等量程范圍的壓力表,為了測量不同的介質(zhì),還有不同專門用途的壓力表,可以測量兩個管路壓力差的叫差壓式壓力變送器,也可只測管路一點的表壓。
對于只輸出開關(guān)信號的壓力傳感器叫壓力開關(guān),也叫壓力繼電器。壓力開關(guān)的壓力動作值可以根據(jù)需要設(shè)定,當(dāng)壓力值達到動作壓力時,觸點開關(guān)動作。帶觸點的壓力表叫電接點壓力表,它的原理是壓力大于高設(shè)定值時一個觸點動作,壓力小于低設(shè)定值時另一個觸點動作。
傳感器的原理
1、壓阻式壓力傳感器
電阻應(yīng)變片是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。
2、陶瓷壓力傳感器
陶瓷壓力傳感器基于壓阻效應(yīng),壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產(chǎn)生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個惠斯通電橋,由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng),使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號,標(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0/3.0/3.3mV/V等,可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。
3、擴散硅壓力傳感器:
擴散硅壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應(yīng),利用壓阻效應(yīng)原理,被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發(fā)生變化,利用電子線路檢測這一變化,并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。
4、藍寶石壓力傳感器:
利用應(yīng)變電阻式工作原理,采用硅-藍寶石作為半導(dǎo)體敏感元件,具有無與倫比的計量特性。因此,利用硅-藍寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件,對溫度變化不敏感,即使在高溫條件下,也有著很好的工作特性;藍寶石的抗輻射特性極強;另外,硅-藍寶石半導(dǎo)體敏感元件,無p-n漂移。
5、壓電式壓力傳感器:
壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理,壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量,因為經(jīng)過外力作用后的電荷,只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的,所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。