內(nèi)容編輯壓力傳感器和壓力變送器
傳感器是將一個(gè)要測量的物理量轉(zhuǎn)換成另一個(gè)可以讀取處理的物理量,現(xiàn)代控制中,這種物理量就是電信號；變送器就是將傳感器初級的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號,例如電流信號4--20mA,0--20mA,電壓信號0--10V,1--5V。 初級的壓力傳感器是壓力引起應(yīng)變產(chǎn)生毫伏信號變化，如果傳感器內(nèi)已經(jīng)帶有放大整形電路,輸出標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號，這樣的傳感器也可以稱為壓力變送器； 壓力變送器的叫法，是相對于早期的壓力傳感器都是輸出毫伏信號的,現(xiàn)代的壓力傳感器大部分已經(jīng)直接輸出標(biāo)準(zhǔn)信號了，所以現(xiàn)在的壓力傳感器與壓力變送器就有可能合而為一了。
應(yīng)用
壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中Zui為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。 壓力傳感器可應(yīng)用于布線和電源供給困難的區(qū)域、人員不能到達(dá)的區(qū)域(如高溫、嚴(yán)寒、高濕的區(qū)域，受到污染的區(qū)域或環(huán)境被破壞的區(qū)域)和一些臨時(shí)場合等，實(shí)現(xiàn)了傳感系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測試，這也是信息時(shí)代測試的必然趨勢。壓力傳感器無線采集系統(tǒng)由前端傳感器數(shù)據(jù)采集發(fā)射部分及末端的數(shù)據(jù)接收部分組成。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
壓力傳感器數(shù)據(jù)采集發(fā)射部分由壓力傳感器、溫度傳感器、信號處理部分、微處理器(一般是單片機(jī))和無線發(fā)射電路組成。壓力和溫度傳感器獲取周圍環(huán)境的壓力、溫度值。信號處理部分包括前項(xiàng)通道、程控放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，其功能是在程序控制下對傳感器模擬信號提取放大，并進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。微處理器負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)各部分器件的工作并對數(shù)字信號進(jìn)行處理。無線發(fā)射電路在微處理器的控制下，由編碼器將采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的編碼和處理，并用發(fā)射模塊發(fā)射出去。數(shù)據(jù)接收部分由無線接收電路、微處理器和顯示部分組成，在微處理器控制下接收無線電傳來的數(shù)據(jù)。當(dāng)一組格式數(shù)據(jù)接收完畢后，由接收電路里的解碼器對格式數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取環(huán)境當(dāng)前的壓力信息，然后將壓力信息顯示在LED接收面板上。
分類
壓力傳感器的類型非常多，目前應(yīng)用比較常見的包括壓阻式壓力傳感器和壓電式壓力傳感器兩種。
壓阻式壓力傳感器
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。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。
● 應(yīng)變片
在目前的壓力傳感器封裝工藝中，通常可以將壓阻式敏感芯體做得體積小巧、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，這樣一來，就能確保壓阻式壓力傳感器過載能力強(qiáng)和抗沖擊壓力強(qiáng)。
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(shí)，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。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(gè)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(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，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。
壓電式壓力傳感器 壓電式傳感器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（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微小（也就說壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
壓電式壓力傳感器
現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。
壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電式壓力傳感器不能用于靜態(tài)測量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時(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量動態(tài)的應(yīng)力。
壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、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，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(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。
區(qū)別
傳感器是將一個(gè)要測量的物理量轉(zhuǎn)換成另一個(gè)可以讀取處理的物理量,現(xiàn)代控制中,這種物理量就是電信號；變送器就是將傳感器初級的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號,例如電流信號4--20mA,0--20mA,電壓信號0--10V,1--5V。
初級的壓力傳感器是壓力引起應(yīng)變產(chǎn)生毫伏信號變化，如果傳感器內(nèi)已經(jīng)帶有放大整形電路,輸出標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號，這樣的傳感器也可以稱為壓力變送器； 壓力變送器的叫法，是相對于早期的壓力傳感器都是輸出毫伏信號的,現(xiàn)代的壓力傳感器大部分已經(jīng)直接輸出標(biāo)準(zhǔn)信號了，所以現(xiàn)在的壓力傳感器與壓力變送器就有可能合而為一了。
應(yīng)用
壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中Zui為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。 壓力傳感器可應(yīng)用于布線和電源供給困難的區(qū)域、人員不能到達(dá)的區(qū)域(如高溫、嚴(yán)寒、高濕的區(qū)域，受到污染的區(qū)域或環(huán)境被破壞的區(qū)域)和一些臨時(shí)場合等，實(shí)現(xiàn)了傳感系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測試，這也是信息時(shí)代測試的必然趨勢。壓力傳感器無線采集系統(tǒng)由前端傳感器數(shù)據(jù)采集發(fā)射部分及末端的數(shù)據(jù)接收部分組成。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
壓力傳感器數(shù)據(jù)采集發(fā)射部分由壓力傳感器、溫度傳感器、信號處理部分、微處理器(一般是單片機(jī))和無線發(fā)射電路組成。壓力和溫度傳感器獲取周圍環(huán)境的壓力、溫度值。信號處理部分包括前項(xiàng)通道、程控放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，其功能是在程序控制下對傳感器模擬信號提取放大，并進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。微處理器負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)各部分器件的工作并對數(shù)字信號進(jìn)行處理。無線發(fā)射電路在微處理器的控制下，由編碼器將采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的編碼和處理，并用發(fā)射模塊發(fā)射出去。數(shù)據(jù)接收部分由無線接收電路、微處理器和顯示部分組成，在微處理器控制下接收無線電傳來的數(shù)據(jù)。當(dāng)一組格式數(shù)據(jù)接收完畢后，由接收電路里的解碼器對格式數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取環(huán)境當(dāng)前的壓力信息，然后將壓力信息顯示在LED接收面板上。
分類
壓力傳感器的類型非常多，目前應(yīng)用比較常見的包括壓阻式壓力傳感器和壓電式壓力傳感器兩種。
壓阻式壓力傳感器
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。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。
● 應(yīng)變片
在目前的壓力傳感器封裝工藝中，通常可以將壓阻式敏感芯體做得體積小巧、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，這樣一來，就能確保壓阻式壓力傳感器過載能力強(qiáng)和抗沖擊壓力強(qiáng)。
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(shí)，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。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(gè)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(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，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。
壓電式壓力傳感器 壓電式傳感器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（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微小（也就說壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
壓電式壓力傳感器
現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。
壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電式壓力傳感器不能用于靜態(tài)測量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時(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量動態(tài)的應(yīng)力。
壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、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，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(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。
區(qū)別
傳感器是將一個(gè)要測量的物理量轉(zhuǎn)換成另一個(gè)可以讀取處理的物理量,現(xiàn)代控制中,這種物理量就是電信號；變送器就是將傳感器初級的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號,例如電流信號4--20mA,0--20mA,電壓信號0--10V,1--5V。
初級的壓力傳感器是壓力引起應(yīng)變產(chǎn)生毫伏信號變化，如果傳感器內(nèi)已經(jīng)帶有放大整形電路,輸出標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號，這樣的傳感器也可以稱為壓力變送器； 壓力變送器的叫法，是相對于早期的壓力傳感器都是輸出毫伏信號的,現(xiàn)代的壓力傳感器大部分已經(jīng)直接輸出標(biāo)準(zhǔn)信號了，所以現(xiàn)在的壓力傳感器與壓力變送器就有可能合而為一了。
