壓力傳感器的工作原理與應(yīng)用領(lǐng)域

一、工作原理

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(jī)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)。

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(gè)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(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)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。

擴(kuò)散硅壓力傳感器

擴(kuò)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(cè)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(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。

藍(lán)寶石壓力傳感器

利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無(wú)與倫比的計(jì)量特性。因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)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(lán)寶石的抗輻射特性強(qiáng);另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無(wú)p-n漂移。

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(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。

二、故障與檢測(cè)

常見故障

壓力傳感器容易出現(xiàn)的故障主要有以下幾種：

第一種是壓力上去，變送器輸也上不去。此種情況，先應(yīng)檢查壓力接口是否漏氣或者被堵住，如果確認(rèn)不是，檢查接線方式和檢查電源，如電源正常則進(jìn)行簡(jiǎn)單加壓看輸出是否變化，或者察看傳感器零位是否有輸出，若無(wú)變化則傳感器已損壞，可能是儀表?yè)p壞或者整個(gè)系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)的問(wèn)題；

第二種是加壓變送器輸出不變化，再加壓變送器輸出突然變化，泄壓變送器零位回不去，很有可能是壓力傳感器密封圈的問(wèn)題。常見的是由于密封圈規(guī)格原因，傳感器擰緊之后密封圈被壓縮到傳感器引壓口里面堵塞傳感器，加壓時(shí)壓力介質(zhì)進(jìn)不去，但在壓力大時(shí)突然沖開密封圈，壓力傳感器受到壓力而變化。排除這種故障的最佳方法是將傳感器卸下，直接察看零位是否正常，若零位正?？筛鼡Q密封圈再試；

第三種是變送器輸出信號(hào)不穩(wěn)。這種故障有可能是壓力源的問(wèn)題。壓力源本身是一個(gè)不穩(wěn)定的壓力，很有可能是儀表或壓力傳感器抗干擾能力不強(qiáng)、傳感器本身振動(dòng)很厲害和傳感器故障；第四種是變送器與指針式壓力表對(duì)照偏差大。出現(xiàn)偏差是正常的現(xiàn)象，確認(rèn)正常的偏差范圍即可；

最后一種易出現(xiàn)的故障是微差壓變送器安裝位置對(duì)零位輸出的影響。微差壓變送器由于其測(cè)量范圍很小，變送器中傳感元件會(huì)影響到微差壓變送器的輸出。安裝時(shí)應(yīng)使變送器的壓力敏感件軸向垂直于重力方向，安裝固定后調(diào)整變送器零位到標(biāo)準(zhǔn)值。

零點(diǎn)漂移

造成壓力傳感器的零點(diǎn)漂移的主要有以下幾個(gè)原因：

1.應(yīng)變片膠層有氣泡或者有雜質(zhì)

2.應(yīng)變片本身性能不穩(wěn)定

3.電路中有虛焊點(diǎn)

4.彈性體的應(yīng)力釋放不完全

故障檢測(cè)

檢查施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是由于壓力傳感器使用和安裝方法不當(dāng)引起的，歸納起來(lái)有幾個(gè)方面。

1、一次元件(孔板、遠(yuǎn)傳測(cè)量接頭等)堵塞或安裝形式不對(duì)，取壓點(diǎn)不合理。

2、引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，變送器過(guò)程法蘭中存有沉積物，形成測(cè)量死區(qū)。

3、變送器接線不正確，電源電壓過(guò)高或過(guò)低，指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不良。

4、沒有嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝，安裝方式和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不符合技術(shù)要求。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

壓力傳感器主要應(yīng)用于：增壓缸、增壓器、氣液增壓缸、氣液增壓器、壓力機(jī)，壓縮機(jī)，空調(diào)制冷設(shè)備等領(lǐng)域。

應(yīng)用于液壓系統(tǒng)

壓力傳感器在液壓系統(tǒng)中主要是來(lái)完成力的閉環(huán)控制。當(dāng)控制閥芯突然移動(dòng)時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)會(huì)形成幾倍于系統(tǒng)工作壓力的尖峰壓力。在典型的行走機(jī)械和工業(yè)液壓中，如果設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到這樣的極端工況，任何壓力傳感器很快就會(huì)被破壞。需要使用抗沖擊的壓力傳感器，壓力傳感器實(shí)現(xiàn)抗沖擊主要有2種方法，一種是換應(yīng)變式芯片，另一種方法是外接盤管，一般在液壓系統(tǒng)中采用第一種方法，主要是因?yàn)榘惭b方便。此外還有一個(gè)原因是壓力傳感器還要承受來(lái)自液壓泵不間斷的壓力脈動(dòng)。

應(yīng)用于安全控制系統(tǒng)

壓力傳感器在安全控制系統(tǒng)中經(jīng)常應(yīng)用，主要針對(duì)的領(lǐng)域是空壓機(jī)自身的安全管理系統(tǒng)。在安全控制領(lǐng)域有很多傳感器應(yīng)用，壓力傳感器作為一種非常常見的傳感器，在安全控制系統(tǒng)中應(yīng)用也不足為奇。

在安全控制領(lǐng)域應(yīng)用一般從性能方面來(lái)考慮，從價(jià)格上的考慮，還有從實(shí)際操作的安全性方便性來(lái)考慮，實(shí)際證明選擇壓力傳感器的效果非常好。壓力傳感器利用機(jī)械設(shè)備的加工技術(shù)將一些元件以及信號(hào)調(diào)節(jié)器等裝置安裝在一塊很小的芯片上面。所以體積小也是它的優(yōu)點(diǎn)之一，除此之外，價(jià)格便宜也是它的另一大優(yōu)點(diǎn)。在一定程度上它能夠提高系統(tǒng)測(cè)試的準(zhǔn)確度。在安全控制系統(tǒng)中，通過(guò)在出氣口的管道設(shè)備中安裝壓力傳感器來(lái)在一定程度上控制壓縮機(jī)帶來(lái)的壓力，這算是一定的保護(hù)措施，也是非常有效的控制系統(tǒng)。當(dāng)壓縮機(jī)正常啟動(dòng)后，如果壓力值未達(dá)到上限，那么控制器就會(huì)打開進(jìn)氣口通過(guò)調(diào)整來(lái)使得設(shè)備達(dá)到最大功率。

應(yīng)用于注塑模具

壓力傳感器在注塑模具中有著重要的作用。壓力傳感器可被安裝在注塑機(jī)的噴嘴、熱流道系統(tǒng)、冷流道系統(tǒng)和模具的模腔內(nèi)，它能夠測(cè)量出塑料在注模、充模、保壓和冷卻過(guò)程中從注塑機(jī)的噴嘴到模腔之間某處的塑料壓力。

應(yīng)用于監(jiān)測(cè)礦山壓力

傳感器技術(shù)作為礦山壓力監(jiān)控的關(guān)鍵性技術(shù)之一。一方面，我們應(yīng)該正確應(yīng)用已有的各種傳感器來(lái)為采礦行業(yè)服務(wù)；另一方面，作為傳感器廠家還要研制和開發(fā)新型壓力傳感器來(lái)適應(yīng)更多的采礦行業(yè)應(yīng)用。壓力傳感器有多種，而基于礦山壓力監(jiān)測(cè)的特殊環(huán)境，礦用壓力傳感器主要有：振弦式壓力傳感器、半導(dǎo)體壓阻式壓力傳感器、金屬應(yīng)變片式壓力傳感器、差動(dòng)變壓器式壓力傳感器等。這些傳感器在礦產(chǎn)行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，具體使用哪種傳感器還有根據(jù)具體的采礦環(huán)境進(jìn)行選擇。

應(yīng)用于促進(jìn)睡眠

壓力傳感器本身無(wú)法促進(jìn)睡眠，我們只是將壓力傳感器放在床墊地下，由于壓力傳感器具有高靈敏度，當(dāng)人發(fā)生翻身、心跳以及呼吸等有關(guān)的動(dòng)作時(shí)，傳感器會(huì)分析這一系列信息，去推斷睡眠人睡覺處于一個(gè)什么狀態(tài)，然后通過(guò)對(duì)傳感器的分析，收集傳感器的信號(hào)得到心跳和呼吸節(jié)奏等睡眠的數(shù)據(jù)，最后將所有數(shù)據(jù)處理譜成一首段的曲目，當(dāng)然能將你一個(gè)晚上的睡眠壓縮成一首幾分鐘的音樂(lè)。

應(yīng)用于壓縮機(jī)，空調(diào)冷設(shè)備

壓力傳感器常用于空氣壓力機(jī)，以及空調(diào)制冷設(shè)備，這類傳感器產(chǎn)品外形小巧、安裝方便、導(dǎo)壓口一般采用專用閥針式設(shè)計(jì)。

*圖文來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者，若有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除