压力传感器图片(传感器在压力方面的应用有哪些) ♂
压力传感器图片(传感器在压力方面的应用有哪些)- 传感器在压力方面的应用有哪些
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压力传感器的选用在工业生产中,对压力传感器进行选型,确定检测点与安装等是非常重要的,传感器的选用的基本原则是依据实际工艺生产过程对压力测量所要求的工艺指标,测压范围,允许误差,介质特性及生产安全等因素,确保经济合理,使用方便。
压力传感器的安装传感器测量结果的准确性,不仅与传感器本身的精度等级有关,而且还与传感器的安装,使用等是否正确有关。压力检测点应选在能准确及时地反映被测压力的真实情况的位置。
因此,取压点不能处于流束紊乱的地方,即要选在管道的直线部分,即离局部阻力较远的地方。?
测量高温蒸汽压力时,应装回形冷凝液管或冷凝器,以防止高温蒸汽与测压元件直接接触。
?
测量腐蚀,高粘度,有结晶等介质时,应加装充有中性介质的隔离罐。隔离罐内的隔离液应,选择沸点高,凝固点低,化学与物理性能稳定的液体,如甘油,乙醇等。
压力传感器安装高度与取压点相同或相近。
传感器分为很多种 有压力传感器 电压传感器 电流传感器 霍尔电流传感器 霍尔电压传感器。频率传感器 功率传感器等等。数不胜数。如果想要知道的更多,可潜心研究百度知道 百度百科 百度文库先有的。下图是我在百度找的图片。仅供参考。谢谢
一般在发动机后面,缸体上,机油滤芯座旁边。上面有一跟线的插头,位于机油滤芯的前面油道上。
电子式机油压力传感器由厚膜压力传感器芯片、信号处理电路、外壳、固定线路板装置以及2根引线等组成。信号处理电路由电源电路、传感器补偿电路、调零电路、电压放大电路、电流放大电路、滤波电路以及报警电路等组成。
图1是传感器的结构图,图2是其原理框图。厚膜压力传感器是20世纪80年代出现的新型应变式压力传感器, 利用印刷烧结在陶瓷弹性体上的厚膜电阻的压阻效应研制而成。在陶瓷弹性膜片上直接印刷、烧结4个厚膜电阻,并通过导带连接成惠斯顿电桥。
当所测量的液位压力作用在陶瓷弹性体上时, 弹性膜片产生挠曲变形,与此同时,印烧在弹性膜片上的厚膜电阻也产生同样大小的应变,其中2个厚膜电阻受压应变,阻值减小;另2个受拉应变,阻值增大。这样,所测的压力值即被转换成桥路输出信号,而且信号大小和压力成正比。
活塞式压电传感器课程设计
专业:测控技术与仪器
班级:08测控
姓名:单雨
目 录
引言 1
1.传感器课程设计的目的和任务 2
1.1目的 2
1.2要求 2
2.传感器设计方案的选择 3
2.1传感器种类的选择 3
2.2传感器支承的选择 4
2.3电级结构的选择 5
3.传感器机械设计各部分的参数确定 7
3.1晶片的参数 7
3.1.1压电系数 7
3.1.2晶片的直径的确定 9
3.2验算 9
3.3电极的设计 12
3.4弹簧设计 12
4.传感器整体的结构设计 15
附录 16
参考书目 17
引 言
压电式压力传感器基于压电效应的压力传感器。它的种类和型号繁多,按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成(见图)。压电元件支撑于本体上,由膜片将被测压力传递给压电元件,再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号(见压电式传感器)。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图,在测量中不允许用水冷却,并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料最适合于研制这种压力传感器。目前比较有效的办法是选择适合高温条件的石英晶体切割方法,例如XYδ(+20°~+30°)割型的石英晶体可耐350℃的高温。而LiNbO3单晶的居里点高达1210℃,是制造高温传感器的理想压电材料。
压电式压力传感器的结构类型很多,但它们的基本原理与结构仍与前述压电式加速度和力传感器大同小异。突出的不同点是,它必须通过弹性膜、盒等,把压力收集、转换成力,再传递给压电元件。为保证静态特性及其稳定性,通常多采用石英晶体作压电元件。压电压力传感器种类及型号繁多,按弹性敏感元件分,主要有两种,活塞式和膜片式。在压电式传感器中,常采用两或两片以上的压电元件组合、并联两种方式工作,并联时,输出电容大、电荷大,同时,时间常数τ= 大,宜于用于缓慢信号的测量,并宜用于以电荷作输出的场合。串联时,输出电压高,自身电容小,宜使用于输出为电压及测量电路的输入阻抗很高的场合。活塞式压力传感器也分为中压活塞式和高压活塞式传感器。根据要求选择的时活塞式直接支承并联式传感器。其主要是根据外界受力的变化来转变成电压的变化从而测到外界的压力的变化,压力与外接电压是一个线性变化的关系。下面就是压电式压力传感器的具体选择方案等说明书
1.传感器课程设计的目的和任务
1.1目的
(1). 巩固所学知识,加强对传感器原理的进一步理解;
(2). 理论与实际相结合,“学以致用”;
(3). 综合运用知识,培养独立设计能力;
(4). 着重掌握典型传感器的设计要点,方法与一般过程;
(5). 培养学生精密机械与测控电路的设计能力。
1.2要求
(1).设计时必须从实际出发,综合考虑实用性、经济性、安全性、先进性及操作维修方便。如果可以用比较简单的方法实现要求,就不必过份强调先进性。并非是越先进越好。同样,在安全性、方便性要求较高的地方,应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件,不能单纯考虑简单、经济;
(2).独立完成作业。设计时可以收集、参考传感器同类资料,但必须深入理解,消化后再借鉴。不能简单地抄袭;
(3).在课程设计中,要随时复习传感器的工作原理。积极思考。不能直接向老师索取答案和图纸。
(4). 设计传感器测头机械机构方案,绘制总装图(CAD为工具),编写传感器设计说明书。
2.传感器设计方案的选择
设计一台活塞式压电式压力传感器
设计的参数
1.量程范围(压缩)40 MPa
2.灵敏度为1.6×10-3pC/Pa
3.固有频率≥40kHz
4.线性度≤1%
5.绝缘电阻≥1012Ω
压电式压力传感器的结构类型很多,但它们的基本原理与结构仍与前述压电式加速度和力传感器大同小异。突出的不同点是,它必须通过弹性膜、盒等,把压力收集、转换成力,再传递给压电元件。为保证静态特性及其稳定性,通常多采用石英晶体作压电元件。其结构主要是由本体、弹性敏感元件和压电转换元件组成。
2.1 传感器种类的选择
压电压力传感器种类及型号繁多,按弹性敏感元件分,主要有两种,活塞式和膜片式。
活塞式压电式传感器的应用特点:
(1)灵敏度和分辨率高,线性范围大,结构简单、牢固,可靠性好,寿命长;
(2)体积小,重量轻,刚度、强度、承载能力和测量范围大,动态响应频带宽,动态误差小;
(3) 易于大量生产,便于选用,使用和校准方便,并适用于近测、遥测。
(a)中压活塞式 传感器 (b) 膜片式石英压力传感器结构图
图 1 压电式压力传感器结构图
图(a) 1本体 2活塞3弹簧4晶片5绝缘套6晶片7电极 8绝缘套9晶体10垫块
图(b) 1街头 2绝缘套3芯体4绝缘管 5电极引线6本体7晶体8压块9绝缘管10压紧螺母11繁定螺母
2.2传感器支承的选择
(a) 直接支承 (b)间接支承
图 2 压电压力传感器结构简图
1本体 2支撑螺杆3压电转换元件4电极5压电转换元件6膜片
图1 中(a)为晶片直接支承在本体上 (b) 为晶片间接支承在本体上。这两种结构形式的谐振频率相差很大。
2.3 电级结构的选择
传感器的固有频率为 0?2=K/m,为了使活塞活动灵活,必须增加长度,这样将使质量 增加而使 下降,一般取 0 30kHz 。如果采用导电胶粘接晶片和电极,可提高刚度K,使 0 提高至40kHz。
在压电式传感器中,常采用两或两片以上的压电元件组合、并联两种方式工作,如下图所示。
(a)并联方式 (b)串联方式
图3 压电式的连接方式
(1)并联结构
如图5(a)所示,负极集中在中间,正极为上、下两个面的串联,此种方式称为并联方式。
n片并联时,并联输出电容为
输出电压为
极板上电荷为
式中 n ?——片数;
C1、U1、Q1——单片时的电容、电压、电荷量。
(2)串联结构
如图5(b)所示,上极板为正极,下极板为负极,中间正、负电荷抵消方式称为串联结构形式。
输出电荷量为
输出电压为
输出电容量为
由此可见:
(1) 并联时,输出电容大、电荷大,同时,时间常数τ= 大,宜于用于
慢信号的测量,并宜用于以电荷作输出的场合。
(2) 串联时,输出电压高,自身电容小,宜使用于输出为电压及测量电路的
入阻抗很高的场合。
根据要求选择的时活塞式直接支承并联式传感器
3.传感器机械设计各部分的参数确定:
3.1晶片参数确定
3.1.1 压电系数
根据正压电效应原理可知,当一个平行于X轴的力Fx作用于垂直于X轴的压电元件的平面上时,则在该平面上产生的点和密度为
1=d11 1=d11=d11 (3-1)
式中 d11———压电系数:晶体受单位力作用时产生的电荷量;
1———Ax面上的作用应力。
所以,在弹性限内电荷密度 1与应力(作用力)成正比。
如果同时在压电原件的x、y、z三个轴向上作用拉(压)力,对yz、xy、xz平面上作用切向力,则个平面上的电荷密度可用数学表达式表示如下:
1= d11 1+ d12 2+ d13 3+ d14 23+ d15 31+ d16 12
2= d21 1+ d22 2+ d23 3+ d24 23+ d25 31+ d26 12 (3-2)
3= d31 1+ d32 2+ d33 3+ d34 23+ d35 31+ d36 12
式中 1、 2、 3——Ax、Ay、Az 各平面上的电荷密度;
1、 2、 3——Ax、Ay、Az平面上作用的轴向应力;
23、 31、 12——切向应力;
dij——压电系数
将式(1-8)以矩阵形式表示,则有
1
2
1 3
2 =D 4
3 5
6
式中 4= 23, 5= 31, 6= 12
d11 d12 d13 d14 d15 d16
D= d11 d12 d13 d14 d15 d16 (3-3)
d11 d12 d13 d14 d15 d16
式(1-4)称为压电系数矩阵。实验得到石英晶体的压电系数矩阵为
2.31 -2.31 0 0.67 0 0
D= 0 0 0 0 -0.67 -4.62 (3-4)
0 0 0 0 0 0
由式(3-4)可知
(1) 压电系数矩阵是正确选择力—电转换方式和转换效率的重要依据;
(2) 石英晶体不是在任何方向都存在压电效应;
(3) 石英晶体的压电系数共有18个。但由于晶体的对称性,可以确定的压电系数只有两个。
对于右旋石英晶体, 《0和 》0:对于左旋石英晶体则是 》0, 《0,即
= 2.3× C/N, = 7.3× C/N
3.1.2晶片的直径的确定
为纵向灵敏度的计算公式为
SQ =nd11?A (3-5)
SQ=1.6×10-3 Pc/Pa=1.6×10-15C/Pa
所以 1.6× =2×2.3× ×A
A=348
A=
D=21.06mm
晶片直径及厚度大于0.5mm
3.2验算
弹性元件的材料应具有:
(1)强度高和耐蚀性好;
(2)弹性模量要高;
(3)温度系数要低。
弹性储能是衡量弹性材料的一个重要指标。弹性储能是指单位体积所吸收最大变形的功,它表示在弹性元件的材料吸收最大变形功时,而不产生永久变形的能力。
最大变形功为
式中 W——最大弹性变形功;
——弹性极限;
E——弹性模量。
由上式可见:
(1)要使W增加,则必使E减小;
(2)但弹性元件要求有较高E值;
(3)以上两者矛盾,综合考虑,常取E值高的材料作弹性元件;
(4)测量超高压时,选用超高强度的合金材料( 》1600MPa),如马氏体、不锈钢、镍钴钼合金等。
无论选用哪种材料,都要求具有良好的机械加工性能、热处理性能和焊接性能好等。
要保持具有良好的线性。
具有良好的线性关系必使在最大动态力作用下不脱离接触,此时,必须满足以下条件:在最大动态力作用下产生的变形 不超过预应力产生的变形x,即
最大动态力为 ,由胡克定律,由
因而,在此动态力作用下产生的变形为
在位移 下产生的弹性力为
所以最小预用力为
显然, ,预应力的下限值应取 。
机械强度的设计计算
(1) 根据使用条件和测量要求合理选择材料;
(2) 合理设计整体结构和零件尺寸;
(3) 用于超高压测量的传感器要进行连接螺纹的强度校合,以满足整个传感器强度要求和可靠性。压力传感器的强度设计主要是对弹性元件和转换元件。
设: 为被测最大压力;A为膜片有效受力面积;A’为压电转换元件(晶片)的面积; 为压电元件(晶片)的强度极限;[ ]为允许应力。则压电元件(晶片)上承受的最大力为
= ?A
=4.0× ×3.48×
=1.39× N
3.3电极设计
纵向效应晶体组件的设计
晶体元件一般设计成机械串联(受力)、电气并联,以薄金属片做电极(图9-41),或以金属镀层做电极(图9-42)。
以金属片为电极的应用较为普遍,因其结构工艺简单。
(a)金属薄片式 (b)金属镀层式
图4 晶体元件组
3.4.弹簧设计
图5 弹簧设计图
1.弹簧的作用:
保证测头与被测目标可靠接触。
2.设计要求:
测量力要求:小于100g,不能太硬。
行程要求: 2mm,伸缩行程。
3.关于材料的选择和参数计算:
弹簧材料的选择,应根据弹簧承受载荷的性质、应力状态、应力大小、工作温度、环境介质、使用寿命、对导电导磁的要求、工艺性能、材料来源和价格等因素确定。弹簧材料除了注意其化学成分外,还应特别注意其冶金及热处理的工艺质量。相同成分的材料由于冶金及热处理工艺质量不同,其机械性能往往有很大差别。传感器内部弹簧较小,选用经预先热处理的油淬火回火的弹簧钢丝。
考虑最大工作负荷为 ,并且在低温下使用的弹簧材料,应具有良好的低温韧性。碳素弹簧钢丝、琴钢丝和 1Cr18Ni9 等奥氏体不锈钢弹簧钢丝、铜合金、镍合金有较好的低温韧性和强度,本传感器还需要该材料膨胀系数变化极小。综上各因素,我们小组决定选取材料1Cr18Ni9,其许用切应力 ,通过查阅机械手册表,选取其弹簧指数为C=14,则曲度系数
。
计算弹簧丝径 ,选取标准值 。
弹簧中径 。节距一般取 ,这里取 。根据量程 ,查机械手册表,选取弹簧工作圈数的标准值 ,由此得弹簧自由高度 。压缩高度 。
表1弹簧设计所有参数
丝径 中径 载荷 压缩高度 自由高度
0.35 5 0.1kg 1.225 4
为了进一步提高弹簧的许用剪切应力,需对弹簧采取强压处理。经强压处理后的弹簧,可提高弹簧的许用剪切应力,最高可增加25%左右。强压处理的基本原理是将弹簧预制的比要求的自由高度高一些,然后压缩弹簧至并紧,使其应力超过弹簧材料的弹性极限。强压处理过的弹簧再加载时,其许用弹性极限比强压处理前提高很多。强压处理方式采用长时间一次强压,保持时间为48h左右。
4.传感器整体的结构设计
图6 活塞式压力传感器总设计图
总结
1?通过这次课程设计,我对传感器设计基础知识复习了一遍,而且更重要的是又学到了很多新的知识,获得了新的经验。我从中学会了根据具体的数据进行查表、筛选,从而进行设计。学会知道团队精神的重要性,在这次的课程设计当中,在一些材料的选用,数据的算法等方面与其他同学进行了交流,提高了自己的工作效率。
2?在如此短的时间内,依靠个人能力是不可能完成如此繁琐的资料查找与收集。所以,通过这次课程设计,加强了同学之间的交流,大大增进了我们组的凝聚力,协作的精神更强了。而且自己也学到了很多实际的有用的东西,相信对以后的工作一定会有很大的益处。
3?最后,在此对郭易老师的指导与教学表示感谢,通过老师的帮助使得我们的工作效率得到了很大的提高。
参考书目
黄贤武 ,郑筱霞 . 传感器原理与应用 .北京:电子科技大学出版社 1995年 35-40
王化祥,张淑英.传感器原理及应用.天津:天津大学出版社 ,1999年 56-60
高晓蓉.传感器技术.西南交通大学出版社,2003年 66-70
郁有文,常健.传感器原理及工程应用.西安:西安电子科技大学出版社,2001年 75-80
何希才.传感器及其应用电路 .北京:电子工业出版社 2001 90-100
陈杰 ,黄鸿.传感器与检测技术 .北京:高等教育出版社 2002年 100-103
于建红 . 传感技术学报 .2007年 2-4
1、氧传感器:当氧传感器故障时,ECU无法获取这些信息,就不知道喷射的汽油量是否正确,而不合适的油气空燃比会导致发动机功率降低,增加排放污染;
2、轮速传感器:它主要是收集汽车的转速来判断汽车有没有打滑的征兆,所以,就有一一个专门收集汽车轮速的传感器来完成这项工作,一般安装在每个车轮的轮毂上,而一旦传感器损坏,ABS会失效;
3、水温传感器:当水温传感器故障后,往往冷车启动时显示的还是热车时的温度信号,ECU得不到正确的信号,只能供给发动机较稀薄的混合气,所以发动机冷车不易启动,且还会伴随怠速运转不稳定,加速动力不足的问题;
4、电子油门踏板位置传感器:当传感器失效后,ECU无法测得油门位置信号,无法获得油门门踏板的正确位置,所以会出现发动机加速无力的现象,甚至出现发动机不能加速的情况;
5、进气压力传感器:进气压力传感器顾名思义就是随着发动机不同的转速负荷,感应一系列的电阻和压力变化,转换成电压信号,供ECU修正喷油量和点火正时角度。一般安装在节气门边上,假如故障了会引起点火困难、怠速不稳、加速无力等问题。
压力传感器多少钱(传感器多少钱) ♂
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- 压力传感器的价格一般多少(体积尽量小)
从几元到几万元不等。
传感器有好多种,有温度传感器,比如PT100,K偶,E偶等等。
有压力传感器,又分为绝压,表压,测量范围也都不同。
还有距离传感器,力矩传感器,位置传感器等等。
传感器的测量的范围、精度不同,工艺要求不同,等等技术参数的不同,价格也就不同了。
望采纳。。。。。。
咨询记录 · 回答于2021-12-08
宝马1系文丘里喷嘴压力传感器多少钱
亲?你好,传感器560元,希望我的回答能够帮到你,祝你用车愉快
咨询记录 · 回答于2021-10-17
高尔夫7机油压力传感器多少钱
高尔夫7机油压力传感器大约在1200左右
你说的是气压传感器吧,是不是那种微型的呢?这个主要看你撝在什么方面,要求怎么样,因为他中间还涉及到量程,灵敏度,精度,等等,在价格上面区别也是非常大的,如果说你的要求不是特别高,那价位相对低很多的。
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压力传感器(Pressure Transducer)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。 压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型,压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。 -摘自JJG860-2015 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,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,下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。另有医用压力传感器。
重载压力传感器是传感器中一种,但是我们很少听说这种压力传感器,它通常被用于交通运输应用中,通过监测气动、轻载液压、制动压力、机油压力、传动装置、以及卡车/拖车的气闸等关键系统的压力、液力、流量及液位来维持重载设备的性能。
重载压力传感器是一种具有外壳、金属压力接口以及高电平信号输出的压力测量装置。许多传感器配有圆形金属或塑料外壳,外观呈筒状,一端是压力接口,另一端是电缆或连接器。这类重载压力传感器常用于极端温度及电磁干扰环境。工业及交通运输领域的客户在控制系统中使用压力传感器,可实现对冷却液或润滑油等流体的压力测量和监控。同时,它还能够及时检测压力尖峰反馈,发现系统阻塞等问题,从而即时找到解决方案。
重载压力传感器一直在发展,重载压力传感器为了能够用于更加复杂的控制系统,设计工程师必需提高传感器精度同时需要降低成本便于实际应用等要求。
1、压阻式压力传感器
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。
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。
压力传感器(Pressure Transducer)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。
压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型,压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,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,下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。另有医用压力传感器。
重载压力传感器是传感器中一种,但是我们很少听说这种压力传感器,它通常被用于交通运输应用中,通过监测气动、轻载液压、制动压力、机油压力、传动装置、以及卡车/拖车的气闸等关键系统的压力、液力、流量及液位来维持重载设备的性能。
重载压力传感器是一种具有外壳、金属压力接口以及高电平信号输出的压力测量装置。许多传感器配有圆形金属或塑料外壳,外观呈筒状,一端是压力接口,另一端是电缆或连接器。这类重载压力传感器常用于极端温度及电磁干扰环境。工业及交通运输领域的客户在控制系统中使用压力传感器,可实现对冷却液或润滑油等流体的压力测量和监控。同时,它还能够及时检测压力尖峰反馈,发现系统阻塞等问题,从而即时找到解决方案。
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重载压力传感器一直在发展,重载压力传感器为了能够用于更加复杂的控制系统,设计工程师必需提高传感器精度同时需要降低成本便于实际应用等要求。
压力传感器的主要作用及原理
压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的, 在一定的温度范围之内,压电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,压电性质完全消失(这个高温就是所谓的“居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小 (也就说压电系数比较低),所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数,但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才 能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以已经得到了广泛的应用。
在现在压电效应也应用在多晶体上,比如现在的压电陶瓷,包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
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。 压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。
压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优 异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用,特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式 传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击 波压力。它既可以用来测量大的压力,也可以用来测量微小的压力。 压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的,因为测量动态压力是如此普遍,所以压电传感器的应用就非常广。
除了压电传感器之外,还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器,利用应变效应的应变式传感器等,这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料,在不同的场合能够发挥它们独特的用途。
1、应用于液压系统
压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。当控制阀芯突然移动时,在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。在典型的行走机械和工业液压中,如果设计时没有考虑到这样的极端工况,任何压力传感器很快就会被破坏。需要使用抗冲击的压力传感器,压力传感器实现抗冲击主要有2种方法,一种是换应变式芯片,另一种方法是外接盘管,一般在液压系统中采用第一种方法,主要是因为安装方便,此外还有一个原因是压力传感器还要承受来自液压泵不间断的压力脉动。
2.应用于安全控制系统
压力传感器在安全控制系统中经常应用,主要针对的领域是空压机自身的安全管理系统。在安全控制领域有很多传感器应用,压力传感器作为一种非常常见的传感器,在安全控制系统中应用也不足为奇。
在安全控制领域应用一般从性能方面来考虑,从价格上的考虑,还有从实际操作的安全性方便性来考虑,实际证明选择压力传感器的效果非常好。压力传感器利用机械设备的加工技术将一些元件以及信号调节器等装置安装在一块很小的芯片上面。所以体积小也是它的优点之一,除此之外,价格便宜也是它的另一大优点。在一定程度上它能够提高系统测试的准确度。在安全控制系统中,通过在出气口的管道设备中安装压力传感器来在一定程度上控制压缩机带来的压力,这算是一定的保护措施,也是非常有效的控制系统。当压缩机正常启动后,如果压力值未达到上限,那么控制器就会打开进气口通过调整来使得设备达到最大功率。
3.应用于注塑模具
压力传感器在注塑模具中有着重要的作用。压力传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内,它能够测量出塑料在注模、充模、保压和冷却过程中从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。
4.应用于监测矿山压力
传感器技术作为矿山压力监控的关键性技术之一。一方面,我们应该正确应用已有的各种传感器来为采矿行业服务;另一方面,作为传感器厂家还要研制和开发新型压力传感器来适应更多的采矿行业应用。压力传感器有多种,而基于矿山压力监测的特殊环境,矿用压力传感器主要有:振弦式压力传感器、半导体压阻式压力传感器、金属应变片式压力传感器、差动变压器式压力传感器等。这些传感器在矿产行业都有广泛的应用,具体使用哪种传感器还有根据具体的采矿环境进行选择。
5.应用于促进睡眠
压力传感器本身无法促进睡眠,我们只是将压力传感器放在床垫地下,由于压力传感器具有高灵敏度,当人发生翻身、心跳以及呼吸等有关的动作时,传感器会分析这一系列信息,去推断睡眠人睡觉处于一个什么状态,然后通过对传感器的分析,收集传感器的信号得到心跳和呼吸节奏等睡眠的数据,最后将所有数据处理谱成一首段的曲目,当然能将你一个晚上的睡眠压缩成一首几分钟的音乐。
6.应用于压缩机,空调冷设备
压力传感器常用于空气压力机,以及空调制冷设备,这类传感器产品外形小巧、安装方便、导压口一般采用专用阀针式设计。
参考资料:百度百科-压力传感器
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- 进气压力传感器的分类
- 压力传感器应该如何选型,需要注意什么问题
- 你知道哪些关于压力传感器的知识
- 如何正确选择压力温度传感器
- 在选择压力传感器时,量程方面有哪些考量
- 压力传感器选型中的密封压和表压有什么区别
- 压力变送器分几种类型
传感器应用场合,用途,价格等选型,你要定好量程范围,如压力传感器,你使用的压力是1MPA,你最大的压力不超过1MPA,那么量程选1MPA的,精度高.一般选使用时的2倍.如使用1MPA,选一量程2MPA的其它要考虑环境温度是否适合,体积大小,按装方便.
一、压力传感器的分类
压力传感器是使用最为广泛的一种传感器,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。
常用的压力传感器有应变片压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器。压力传感器按用途分类主要是压力监视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量。按供电方式分为压阻型和压电型传感器,前者是被动供电的,需要有外电源。后者是传感器自身产生电荷,不需要外加电源,根据不同领域对压力测量的精度不同分为低精度和高精度的压力传感器。
传统的压力传感器以机械结构型的器件为主,以弹性元件的形变指示压力,但这种结构尺寸大、质量重,不能提供电学输出。随着半导体技术的发展,半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展,半导体传感器向着微型化发展,而且其功耗小、可靠性高。
半导体压电阻型:半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片表面形成半导体变形压力,通过外力(压力)使薄片变形而产生压电阻抗效果,从而使阻抗的变化转换成电信号。
静电容量型:静电容量型压力传感器,是将玻璃的固定极和硅的可动极相对而形成电容,将通过外力(压力)使可动极变形所产生的静电容量的变化转换成电气信号。(E8Y的动作原理便是静电容量方式,其他机种采用半导体方式)。
二、压力传感器如何选型
1、确认压力传感器的类型
(1)机电式:产品内部式机械结构,经过绷簧、杠杆、调理螺丝、金属罩壳等以及触点模块装置而成的压力传感器,内部不含处理电路,且均为输出量是开关量的压力开关形式。一般均可经过螺丝调理或设定动作的阈值;体积较庞大,但较廉价,精度较低。
(2)电子式:压力传感器均有陶瓷或金属的丈量隔离膜片,隔离膜片与被检测物质直接接触,作用在膜片表面的压力使膜片发生细小的形变,传感器内部能够经过形变丈量绷簧电阻或电容器原理感知该形变的大小程度,经往后级的机械、电路(电桥)设备输出相应开关动作或模拟量信号。
2、确认装置类型
控制回路还是动力回路。
3、确认丈量压力的类型
压力类型主要有表压、绝压、差压等。
(1)表压是指以大气压力为基准,小于或大于大气压力的压力;
(2)绝压是指以肯定压力零位为基准,高于肯定压力零位的压力;
(3)差压是指两个压力之间的差值。
4、确认丈量规模
一般状况下,按实际丈量压力为丈量规模的80%选取。
5、确认供电电源和输出信号
提供四种输出信号挑选,包含继电器输出、固态输出和模拟量输出(4~20mA或0~10V)。(针对电子式压力传感器)其中固态输出又分为单段开关和双段开关。
6、确认体系的最大过载
体系的最大过载应小于压力传感器的过载维护极限,否则会影响产品的运用寿命,乃至损坏产品。
7、确认压力接口形式
主要包含:G1/4A(BSP)、1/4NPT、SAE7/16-20UNF、4×G1/4(BSP)、G3/8等。
8、确认丈量介质与接触材质的兼容性
在某些丈量场合,丈量介质具有腐蚀性,此时需选用与丈量介质兼容的资料或进行特殊的工艺处理,保证变送器不被损坏。
9、确认准确度等级
变送器的丈量差错按准确度等级进行划分,不同的准确度对应不同的基本差错限(满量程输出的百分数表明);实际应用中,依据丈量差错的控制要求并本着适用经济的原则进行挑选。
10、确认工作温度规模
丈量介质温度应处于变送器工作温度规模内,如超温运用,将会产生较大的丈量差错并影响运用寿命;在压力变送器的出产过程中,会对温度影响进行丈量和补偿,以保证产品受温度影响产生的丈量差错处于准确度等级要求的规模内。在温度较高的场合,能够考虑挑选高温型压力传感器或采取装置冷凝管(器)、散热器等辅佐降温办法。
11、确认现场工作环境状况及其它
需了解是否存在振动以及电磁干扰等,并在选型时提供相关信息,以便采取相应处理;在选型时,其他如电气连接方式等也应依据状况予以考虑。
在工业自动化设计中,压力传感器是必不可少的测控元件,但对于仪器仪表不是很熟悉的小伙伴选择起来就是个大问题了,下面是几条压力传感器的选型指南,希望能够帮助到你。
1、确认压力测量的类型即要测的是表压、绝压还是差压。表压是指以大气压为零点的压力值,可以有正负值,高于大气压的为正,低于大气压的为负。绝差是指以绝对真空为零点的压力值,绝压只有正值,没有负值。差压是指两个压力之间的差值。绝压测量是将一个参考的压力封闭在传感器的芯片之中,通常这个压力的大小只有真空(小于5mtor)和标准大气压(14.7psi)两种,参考压力为真空的传感器我们称为绝压传感器,为一个标准大气压的传感器我们称为密封表压传感器。因为所有的传感器都是测量加在传感器两面膜片上的压力差,但是差压传感器的压力参考端的压力是可以变化的。因此表压传感器(参考端通过一个小孔可以接通大气)仅是一种普通形式的差压传感器。
2、确认被测的介质,是气体还是液体,被测介质有没有腐蚀性,如果测的是液体,你需不需要把传感器投入液体中。
3、确认测量的压力范围。
4、确认准确度等级(精度)。压力传感器的测量误差按精度等级进行划分,不同的精度等级对对应不同的基本误差限,以F.S%表示。市面上一般精度等级有0.1、0.25、0.3、0.5、1.0等几种,选型时可按照所需的准确度进行选择。
5、确认工作温度范围。被测介质的温度应处于压力传感器的工作范围以内,否则测量结果误差将会较大且会影响传感器的寿命。如被测介质温度较高,可使用高温压力传感器,或者安装冷疑管降温等。
6、确认压力的接口。压力接口即你所需要的螺纹接口,M20*1.5为通用接口,其它螺纹可定制。
7、确认输出信号。输出信号一般为0~24mADC,0~5VDC,1~5VDC,0~10VDC
8、确认供电电压。
9、确认工作环境。是否存在振动或者电磁干扰等
10、确认电气连接方式等。即压力传感器信号输出到什么上面,是PLC或者其它。
在使用的时候也要对以下常识进行了解
1、检查安装孔的尺寸、保持安装孔的清洁;
2、正确安装、选择恰当的位置;
3、仔细清洁、保持干燥;
4、避免高低温干扰、高低频干扰、静电干扰;
5、防止压力过载。
压力变送器感受压力的电器元件一般为电阻应变片,电阻应变片是一种将被测件上的压力转换成为一种电信号的敏感器件。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的黏合剂紧密地粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。
常见的压力传感器有四种:
1、应变式压力传感器
应变式压力传感器主要通过测量弹性元件应变来测量压力的传感器。根据制作材料的不同,应变元件分金属及半导体。当导体与半导体材料出现机械变形时,其电阻值会发生变化。
2、压阻式压力传感器
压阻压力传感器是采用单晶硅材料的压阻效应及集成电路制作而成的传感器。单晶硅材料受到力的作用,电阻率会出现变化,此时通过测量电路,正比于力变化的电信号就会输出。和粘贴式应变计有所不同,主要通过硅膜片感受被测压力的。
3、电容式压力传感器
电容式压力传感器主要采用电容,将被测压力转成电容值改变的压力传感器。电容器的电极选择圆形金属薄膜或镀金属薄膜,当薄膜感受压力出现变形,此时电容量发生变化,形成电信号。
4、压电式压力传感器
压电式压力传感器采用压电效应,用电气元件和其他机械将压力转换成为电量,再进行相关测量工作的仪器。
压力变送器的型号众多,在使用的时候需要根据需要选择合适型号的压力变送器,压力变送器选型时需要参考的因素主要有:
1、测量什么样的压力
先确定系统中测量压力的最大值,一般而言需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右的压力量程的压力变送器。
2、什么样的压力介质
黏性液体、泥浆会堵上压力接口,溶剂或有腐蚀性的物质会不会破坏变送器中与这些介质直接接触的材料。以上这些因素将决定是否选择直接的隔离膜及直接与介质接触的材料。
3、压力变送器的精度
决定压力变送器精度的因素有非线性,迟滞性,非重复性,温度、零点偏置刻度,温度的影响等,精度越高,价格也就越高。
4、压力变送器的温度范围
通常一个变送器会标定两个温确段,其中一个温度段是正常工作温度,另外一个是温度补偿范围,正常工作温度范围是指变送器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围,在超出温度补偿范围时可能会达不到其应用的性能指标。
5、需要得到怎样的输出信号
mV、V、mA及频率输出数字输出,选择怎样的输出取决于多种因素,包括变送器与系统控制器或显示器间的距离,是否存在“噪声”或其他电子干扰信号,是否需要放大器,放大器的位置等。对于许多变送器和控制器间距离较短的OEM设备采用mA输出的变送器最为经济而有效的解决方法。如果需要将输出信号放大,最好采用具有内置放大的变送器。对于远距离传输或存在较强的电子干扰信号最好采用mA级输出或频率输出。如果在RFI或EMI指标很高的环境中除了要注意到要选择mA或频率输出外还要考虑到特殊的保护或过滤器。
6、选择怎样的励磁电压
输出信号的类型决定选择怎么样的励磁电压。许多变送器有内置的电压调节装置,因此其电源电压范围较大。有些变送器是定量配置,需要一个稳定的工作电压,因此,工作电压决定是否采用带有调节器的传感器,选择传送器时要综合考虑工作电压与系统造价。
7、是否需要具备互换性的压力变送器
确定所需的压力变送器是否能够适应多个使用系统。一般来讲这一点很重要,尤其是对于OEM产品。一旦将产品送到客户手中那么客户用来校准的花销是相当大的。如果产品具有良好的互换性,那么即使改变所用的压力变送器也不会影响整个系统的效果。
8、压力变送器超时工作后的稳定度
大部分压力变送器在经过超额工作后会产生“漂移”,因此很有必要在购买前了解变送器的稳定性,这种预先的工作能减少将来使用中会出现的种种麻烦。
9、压力变送器的封装
压力变送器的封装,往往容易忽略是它的机架,然而这一点在以后使用中会逐渐暴露出其缺点。在选购变送器时一定要考虑到将来压力变送器的工作环境,湿度如何,怎样安装变送器,会不会有强烈的撞击或振动等。
10、在压力变送器与其它电子设备间采用怎样的连接
包括是否需要采用短距离连接?若是采用长距离连接,是否需要采用一个连接器?这些都要考虑清楚。
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温度传感器选型的四个要素
按使用方式选择:
假如只是就地显示,通常可以选择液体玻璃、双金属以及压力式温度计等。假如不仅需要具备测量温度的功能,还要求具备当被测温度接近极限值的时候能够报警,应当选择附加报警装置的液体玻璃、双金属以及压力式温度计等。假如要求远距离显示的话,可以选择热电阻、热电偶或者温度变送器等。
按测量范围要求选择:
被测量介质的温度是选择适宜的检测仪表的一个非常关键的依据。假如是测量常温,可以选择热电偶温度计、热电阻温度计、压力式测度计以及双金属温度计等。有机液体玻璃温度计的特点是其指示液为红色,有利于读数,但是无法带电接点,所以在测量温度低于100℃的介质并且不需要发送信号的时候,可以优先选择有机液体玻璃温度计。双金属温度计的主要优点是其刻度比较清晰、耐振以及无水银等,所以当被测介质的温度低于300℃的时候,最好选择双金属温度计。如果被测介质的稳定低于150℃的时候,可以选择铜热电阻;如果被测介质的温度在300℃到600℃的范围之内,可以选择镍铬-考铜热电偶,然而因为考铜合金丝容易被氧化,所以用于测量超过500℃的蒸汽温度的时候,最好选择镍铬-镍硅热电偶,如果被测介质的温度在600℃到1000℃的时候可以选择镍铬-镍硅热电偶;如果被测介质的温度在1000℃到1300℃的时候应选择铂铑-铂热电偶。如果被测介质的温度非常高,可以选择辐射式高温计或者红外线式高温计。
按测量精度需要选择:
假如要求的测量精度非常高,可以选择铂热电阻、铂铑-铂热电偶或者是铂铑-铂铑热电偶。假如要求的测量精度不是很高,可以选择铜热电阻以及镍铬-镍硅热电偶。
按被测介质化学性能选择:
大部分的热电偶在氧化性或者中性介质中其性质非常稳定,但是不宜在还原性介质中长时间工作;同时铂热电阻也不宜在还原性介质长时间中工作;温度达到100℃的时候铜热电阻容易被氧化;热敏电阻也非常容易被氧化变质。为此,应当通过安装保护套管加以预防,应按照被测介质的化学性质选择适宜的保护套管材料。例如对于热电偶而言:如果温度低于600℃可以选择中碳钢、铜、铅等当作套管;温度低于1000℃的话,通常选择的是奥氏体不锈钢(耐热腐蚀)。另外,必须重视二次仪表的、热电偶补偿导线以及自由端温度补偿器等仪表的配套使用。安装的时候必须保证检测的准确性,同时应有利于仪表的维修校验、避免测温的滞后。
标签:传感器 压力 压电