應(yīng)變式壓力傳感器的分類

隨著科技的發(fā)展自動化技術(shù)的進(jìn)步，在工業(yè)設(shè)備中我們常見的壓力傳感器除了液柱式壓力計(jì)、彈性式壓力表外，目前更多的是采用可將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的壓力變送器和傳感器。壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號輸出的傳感器。通常傳感器由兩部分組成，即分別是敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。其中敏感元件是指傳感器中能夠直接感受或響應(yīng)被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號部分。由于傳感器的輸出信號一般很微弱，需要將其調(diào)制與放大。集成技術(shù)的發(fā)展，促使人們又將這部分電路及電源等電路也一起裝在傳感器內(nèi)部。

這樣，傳感器就可以輸出便于處理，傳輸?shù)目捎眯盘柫?。在技術(shù)相對落后的階段，所謂的傳感器是指上文中的敏感元件，而變送器就是上文中的轉(zhuǎn)換元件。壓力傳感器一般是指將變化的壓力信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)變化的電阻信號或電容信號的敏感元件，如：壓阻元件，壓容元件等。同時(shí)壓力傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器等。目前應(yīng)用較為廣泛的壓力傳感器有：陶瓷壓阻壓力傳感器、濺射薄膜壓力傳感器、電容壓力傳感器、耐高溫特性的藍(lán)寶石壓力傳感器。但應(yīng)用最wei廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。

應(yīng)變式壓力傳感器主要是利用彈性敏感元件和應(yīng)變計(jì)將被測壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電阻值變化的壓力傳感器。

按照彈性敏感元件結(jié)構(gòu)的不同，應(yīng)變式壓力傳感器大致可分為應(yīng)變管式、膜片式、應(yīng)變梁式和組合式4種。下面分別就4種應(yīng)變式壓力傳感器分別作介紹。

應(yīng)變式壓力傳感器分類

1、應(yīng)變管式

又稱應(yīng)變筒式。它的彈性敏感元件為一端封閉的薄壁圓筒，其另一端帶有法蘭與被測系統(tǒng)連接。在筒壁上貼有2片或4片應(yīng)變片，其中一半貼在實(shí)心部分作為溫度補(bǔ)償片，另一半作為測量應(yīng)變片。當(dāng)沒有壓力時(shí) 4片應(yīng)變片組成平衡的全橋式電路;當(dāng)壓力作用于內(nèi)腔時(shí)，圓筒變形成“腰鼓形”，使電橋失去平衡，輸出與壓力成一定關(guān)系的電壓。這種傳感器還可以利用活塞將被測壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到應(yīng)變筒上或通過垂鏈形狀的膜片傳遞被測壓力。應(yīng)變管式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、適用性強(qiáng)，在火箭彈、炮彈和火炮的動態(tài)壓力測量方面有廣泛應(yīng)用。

2、膜片式

它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時(shí)，中心處徑向應(yīng)變和切向應(yīng)變均達(dá)到正的最大值，而邊緣處徑向應(yīng)變達(dá)到負(fù)的最大值，切向應(yīng)變?yōu)榱恪Ｒ虼顺０褍蓚€(gè)應(yīng)變片分別貼在正負(fù)最大應(yīng)變處，并接成相鄰橋臂的半橋電路以獲得較大靈敏度和溫度補(bǔ)償作用。采用圓形箔式應(yīng)變計(jì)（見電阻應(yīng)變計(jì)）則能最大限度地利用膜片的應(yīng)變效果。這種傳感器的非線性較顯著。膜片式壓力傳感器的最xin產(chǎn)品是將彈性敏感元件和應(yīng)變片的作用集于單晶硅膜片一身，即采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴(kuò)散制作電阻條，并采用周邊固定結(jié)構(gòu)制成的固態(tài)壓力傳感器（見壓阻式傳感器）。

3、應(yīng)變梁式

測量較小壓力時(shí)，可采用固定梁或等強(qiáng)度梁的結(jié)構(gòu)。一種方法是用膜片把壓力轉(zhuǎn)換為力再通過傳力桿傳遞給應(yīng)變梁。將兩端固定梁的最大應(yīng)變處在梁的兩端和中點(diǎn)，應(yīng)變片就貼在這些地方。這種結(jié)構(gòu)還有其他形式，例如可采用懸梁與膜片或波紋管構(gòu)成。

4、組合式

在組合式應(yīng)變壓力傳感器中，彈性敏感元件可分為感受元件和彈性應(yīng)變元件。感受元件把壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到彈性應(yīng)變元件應(yīng)變最敏感的部位，而應(yīng)變片則貼在彈性應(yīng)變元件的最大應(yīng)變處。實(shí)際上較復(fù)雜的應(yīng)變管式和應(yīng)變梁式都屬于這種型式。

感受元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等，彈性應(yīng)變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、 環(huán)形梁、薄壁筒等。它們之間可根據(jù)不同需要組合成多種型式。

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