內(nèi)容編輯壓力傳感器和壓力變送器
傳感器是將一個要測量的物理量轉(zhuǎn)換成另一個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)換成標準的電信號,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,輸出標準電流或電壓信號，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)直接輸出標準信號了，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。
應用
壓力傳感器是工業(yè)實踐中Zui為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(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、機床、管道等眾多行業(yè)。 壓力傳感器可應用于布線和電源供給困難的區(qū)域、人員不能到達的區(qū)域(如高溫、嚴寒、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)和一些臨時場合等，實現(xiàn)了傳感系統(tǒng)的遠程測試，這也是信息時代測試的必然趨勢。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)設計
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)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，并進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。微處理器負責控制系統(tǒng)各部分器件的工作并對數(shù)字信號進行處理。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)進行相應的編碼和處理，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)進行解碼，獲取環(huán)境當前的壓力信息，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準壓力標定，即可進行壓力檢測。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)中的標定和老化工藝。
● 應變片
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，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，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應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)境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應用。
壓電式壓力傳感器
現(xiàn)在壓電效應也應用在多晶體上，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，因為經(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才得到保存。實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)的應力。
壓電傳感器主要應用在加速度、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。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。壓電式加速度傳感器在飛機、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
傳感器是將一個要測量的物理量轉(zhuǎn)換成另一個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)換成標準的電信號,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,輸出標準電流或電壓信號，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)直接輸出標準信號了，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。
應用
壓力傳感器是工業(yè)實踐中Zui為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(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、機床、管道等眾多行業(yè)。 壓力傳感器可應用于布線和電源供給困難的區(qū)域、人員不能到達的區(qū)域(如高溫、嚴寒、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)和一些臨時場合等，實現(xiàn)了傳感系統(tǒng)的遠程測試，這也是信息時代測試的必然趨勢。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)設計
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)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，并進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。微處理器負責控制系統(tǒng)各部分器件的工作并對數(shù)字信號進行處理。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)進行相應的編碼和處理，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)進行解碼，獲取環(huán)境當前的壓力信息，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準壓力標定，即可進行壓力檢測。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)中的標定和老化工藝。
● 應變片
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，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，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應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)境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應用。
壓電式壓力傳感器
現(xiàn)在壓電效應也應用在多晶體上，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，因為經(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才得到保存。實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)的應力。
壓電傳感器主要應用在加速度、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。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。壓電式加速度傳感器在飛機、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
傳感器是將一個要測量的物理量轉(zhuǎn)換成另一個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)換成標準的電信號,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,輸出標準電流或電壓信號，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)直接輸出標準信號了，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。
