壓阻式壓力傳感器的性能主要取決于壓敏元件(即壓敏電阻)、放大電路,以及生產(chǎn)中的標(biāo)定和老化工藝。壓阻式壓力傳感器的工作原理是當(dāng)壓敏電阻受壓后產(chǎn)生電阻變化,通過放大器放大并采用標(biāo)準(zhǔn)壓力標(biāo)定,即可進(jìn)行壓力檢測。 應(yīng)變片 在目前的壓力傳感器封裝工藝中,通??梢詫鹤枋矫舾行倔w做得體積小巧、靈敏度高,而且穩(wěn)定性好,并將壓敏電阻以惠司通電橋形式與應(yīng)變材料(通常為不銹鋼)結(jié)合在一起,(如圖1所示)這樣一來,就能確保壓阻式壓力傳感器過載能力強和抗沖擊壓力強。 該類傳感器適合測量高量程范圍的壓力變化,尤其在1Mpa以上時,線性很好,精度也很高,并適合測量與應(yīng)變材料兼容的各類介質(zhì)。 陶瓷壓阻 在結(jié)構(gòu)上,該類傳感器將壓敏電阻以惠司通電橋形式與陶瓷燒結(jié)在一起(如圖2所示)。其過載能力較應(yīng)變片類低一些,抗沖擊壓力較差,但靈敏度較高,適合測量50Kpa以上的高量程范圍,而且耐腐蝕,溫度范圍也很寬。 抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞,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(閉橋),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,可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。 特殊應(yīng)用 壓電壓力傳感器主要應(yīng)用在壓力和力等的測量中,比如在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用(圖4所示),特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。總之,它既可以用來測量大的壓力,也可以用來測量微小的壓力。 壓電式壓力傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中,比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電壓力傳感器制成的,因為測量動態(tài)壓力是如此普遍,所以壓電壓力傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。 壓力傳感器的選型步驟 通常,壓力傳感器在使用中按照以下4個步驟進(jìn)行。 1.熟悉測量壓力類型 先確定系統(tǒng)中要確認(rèn)測量壓力的最大值。一般而言,需要選擇一個具有比最大值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器。尤其是在水壓測量和加工處理中,有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動,這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器,持續(xù)的高壓力值或稍微超出壓力傳感器的標(biāo)定最大值會縮短傳感器的壽命。所以在選擇壓力傳感器時,要充分考慮壓力范圍、精度與其穩(wěn)定性。 2. 確定溫度范圍 通常一個壓力傳感器會標(biāo)定兩個溫度范圍,即正常操作的溫度范圍和溫度可補償?shù)姆秶U2僮鳒囟确秶侵笁毫鞲衅髟诠ぷ鳡顟B(tài)下不被破壞的時候的溫度范圍,在超出溫度補償范圍時,可能會達(dá)不到其應(yīng)用的性能指標(biāo)。溫度補償范圍是一個比操作溫度范圍小的典型范圍。 3. 弄清楚輸出信號 壓力傳感器有mV 、V、mA及頻率輸出和數(shù)字輸出等多種類型,選擇怎樣的輸出取決于多種因素,包括壓力傳感器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離,是否存在“電氣噪聲”或其他干擾信號。 4. 對于許多壓力傳感器和控制器間距較短的OEM設(shè)備,采用mA輸出的壓力傳感器是最為經(jīng)濟而有效的解決方法。如果需要將輸出信號放大,最好采用具有內(nèi)置放大的變送器。對于遠(yuǎn)距離傳輸或存在較強的電子干擾信號,最好采用m*輸出或頻率輸出。