wika壓力傳感器

wika壓力傳(chuan) 感器是工業(ye) 實踐中zui為(wei) 常用的一種傳(chuan) 感器，其廣泛應用於(yu) 各種工業(ye) 自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建築、生產(chan) 自控、航空航天、軍(jun) 工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾(zhong) 多行業(ye) ，下麵就簡單介紹一些常用wika傳(chuan) 感器原理及其應用。另有醫用壓力傳(chuan) 感器。

一般普通wika壓力傳(chuan) 感器的輸出為(wei) 模擬信號，模擬信號是指信息參數在給定範圍內(nei) 表現為(wei) 連續的信號。 或在一段連續的時間間隔內(nei) ，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現為(wei) 任意數值的信號。而我們(men) 通常使用的wika壓力傳(chuan) 感器主要是利用壓電效應製造而成的，這樣的傳(chuan) 感器也稱為(wei) 壓電傳(chuan) 感器。

力學傳(chuan) 感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳(chuan) 感器、半導體(ti) 應變片壓力傳(chuan) 感器、壓阻式壓力傳(chuan) 感器、電感式壓力傳(chuan) 感器、電容式壓力傳(chuan) 感器、諧振式壓力傳(chuan) 感器及電容式加速度傳(chuan) 感器等。但應用的是壓阻式壓力傳(chuan) 感器，它具有極低的價(jia) 格和較高的精度以及較好的線性特性。

在了解壓阻式壓力傳(chuan) 感器時，我們(men) 首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為(wei) 一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳(chuan) 感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用zui多的是金屬電阻應變片和半導體(ti) 應變片兩(liang) 種。金屬電阻應變片又有絲(si) 狀應變片和金屬箔狀應變片兩(liang) 種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密粘合在產(chan) 生力學應變基體(ti) 上，當基體(ti) 受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產(chan) 生形變，使應變片的阻值發生改變，從(cong) 而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產(chan) 生的阻值變化通常較小，這種應變片組成應變電橋，並通過後續的儀(yi) 表放大器進行放大，再傳(chuan) 輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執行機構。

金屬電阻應變片的內(nei) 部結構

它由基體(ti) 材料、金屬應變絲(si) 或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電阻的取值範圍應注意：阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發熱致使本身的溫度過高，不同的環境中使用，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過於(yu) 複雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁幹擾能力較差，一般均為(wei) 幾十歐至幾十千歐左右。

電阻應變片的工作原理

金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體(ti) 材料上應變電阻隨機械形變而產(chan) 生阻值變化的現象，俗稱為(wei) 電阻應變效應。

我們(men) 以金屬絲(si) 應變電阻為(wei) 例，當金屬絲(si) 受外力作用時，其長度和截麵積都會(hui) 發生變化，其電阻值即會(hui) 發生改變。假如金屬絲(si) 受外力作用而伸長時，其長度增加，而截麵積減少，電阻值便會(hui) 增大。當金屬絲(si) 受外力作用而壓縮時，長度減小而截麵增加，電阻值則會(hui) 減小。隻要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩(liang) 端的電壓），即可獲得應變金屬絲(si) 的應變情況。

陶瓷原理

抗腐蝕的陶瓷壓力傳(chuan) 感器沒有液體(ti) 的傳(chuan) 遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表麵，使膜片產(chan) 生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背麵，連接成一個(ge) 惠斯通電橋（閉橋），由於(yu) 壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產(chan) 生一個(ge) 與(yu) 壓力成正比的高度線性、與(yu) 激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據壓力量程的不同標定為(wei) 2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和應變式傳(chuan) 感器相兼容。通過激光標定，具有很高的溫度穩定性和時間穩定性，自帶溫度補償(chang) 0～70℃，並可以和絕大多數介質直接接觸。

陶瓷是一種*的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗衝(chong) 擊和振動的材料。陶瓷的熱穩定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度範圍高達-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩定性。電氣絕緣程度大於(yu) 2kV，輸出信號強，長期穩定性好。高特性、低價(jia) 格的陶瓷傳(chuan) 感器將是壓力傳(chuan) 感器的發展方向，在歐美國家有替代諸多類型傳(chuan) 感器的趨勢，在中國越來越多的用戶使用陶瓷傳(chuan) 感器替代擴散矽壓力傳(chuan) 感器。

擴散矽原理

被測介質的壓力直接作用於(yu) 傳(chuan) 感器的膜片上（不鏽鋼或陶瓷），使膜片產(chan) 生與(yu) 介質壓力成正比的微位移，使傳(chuan) 感器的電阻值發生變化，用電子線路檢測這一變化，並轉換輸出一個(ge) 對應於(yu) 這一壓力的標準測量信號.                                                                 

藍寶石原理

利用應變電阻式工作原理，采用矽-藍寶石作為(wei) 半導體(ti) 敏感元件，具有的計量特性。

藍寶石係由單晶體(ti) 絕緣體(ti) 元素組成，不會(hui) 發生滯後、疲勞和蠕變現象；藍寶石比矽更堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性，因此，利用矽-藍寶石製造的半導體(ti) 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*；另外，矽-藍寶石半導體(ti) 敏感元件，無p-n漂移，因此，從(cong) 根本上簡化了製造工藝，提高了重複性，確保了高成品率。

用矽-藍寶石半導體(ti) 敏感元件製造的壓力傳(chuan) 感器和變送器，可在zui惡劣的工作條件下正常工作，並且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jia) 比高。

和變送器由雙膜片構成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質外延性應變靈敏電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳(chuan) 送到接收膜片上（接收膜片與(yu) 測量膜片之間用拉杆堅固地連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chan) 生形變，該形變被矽-藍寶石敏感元件感知後，其電橋輸出會(hui) 發生變化，變化的幅度與(yu) 被測壓力成正比。

的電路能夠保證應變電橋電路的供電，並將應變電橋的失衡信號轉換為(wei) 統一的電信號輸出（4~20mA或0~5V）。在絕壓壓力傳(chuan) 感器和變送器中，藍寶石薄片與(yu) 陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉換為(wei) 應變片形變，從(cong) 而達到壓力測量的目的。

壓電式

中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化矽）是一種天然晶體(ti) ，壓電效應就是在這種晶體(ti) 中發現的，在一定的溫度範圍之內(nei) ，壓電性質一直存在，但溫度超過這個(ge) 範圍之後，壓電性質*消失（這個(ge) 高溫就是所謂的“居裏點”）。由於(yu) 它隨著應力的變化電場變化微小（也就說壓電係數比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體(ti) 所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電係數，但是它隻能在室溫和濕度比較低的環境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬於(yu) 人造晶體(ti) ，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經得到了廣泛的應用。

現在壓電效應也應用在多晶體(ti) 上，比如現在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、铌酸鹽係壓電陶瓷、铌鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

壓電效應是的主要工作原理，壓電傳(chuan) 感器不能用於(yu) 靜態測量，因為(wei) 經過外力作用後的電荷，隻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(jue) 定了壓電傳(chuan) 感器隻能夠測量動態的應力。

壓電傳(chuan) 感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體(ti) 積小、重量輕、使用壽命長等優(you) 異的特點。在飛機、汽車、船舶、橋梁和建築的振動和衝(chong) 擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳(chuan) 感器也可以用來測量發動機內(nei) 部燃燒壓力的測量與(yu) 真空度的測量。也可以用於(yu) 軍(jun) 事工業(ye) ，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的變化和炮口的衝(chong) 擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。

也廣泛應用在生物醫學測量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電傳(chuan) 感器製成的，因為(wei) 測量動態壓力是如此普遍，所以壓電傳(chuan) 感器的應用非常廣泛。