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壓力傳感器工作原理 傳感器是如何工作的

時(shí)間:2020-08-12    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     

壓力傳感器工作原理

壓力傳感器有好多種,主要有: 
1)利用晶體的壓電效應(yīng)的效應(yīng)的壓力傳感器 
2)利壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中較為常用的一種傳感器,而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。

壓力傳感器之壓電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?。ㄒ簿驼f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。 



在現(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(dòng)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(dòng)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(dòng)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。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傳感器制成的,因?yàn)闇y量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍,所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣。 

除了壓電傳感器之外,還有利用壓阻效應(yīng)制造出來的壓阻傳感器,利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等,這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料,在不同的場合能夠發(fā)揮它們獨(dú)特的用途。 
用壓力引起極板位移的電容式壓力傳感器.

    壓力傳感器生產(chǎn)完成的時(shí)候都需要對(duì)其技術(shù)性能進(jìn)行全面檢定,以保證測量值的準(zhǔn)確傳遞?;蛘咴趬毫鞲衅鹘?jīng)過一段時(shí)間的使用、或者存儲(chǔ)、使用或修理后,也需要再次進(jìn)行技術(shù)性能的鑒定,以確保壓力傳感器在正常使用的時(shí)候是一個(gè)性能指標(biāo)合格的產(chǎn)品。

    壓力傳感器的標(biāo)定指的是:在輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系的前提下,利用某種標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)壓力傳感器進(jìn)行檢定。經(jīng)過使用、存儲(chǔ)、修理后的壓力傳感器進(jìn)行的性能復(fù)檢稱之為校準(zhǔn)。標(biāo)定與校準(zhǔn)在本質(zhì)上是一樣的。

    標(biāo)定的基本過程就是將一直的測量值輸入給需要標(biāo)定的壓力傳感器,同時(shí)得到壓力傳感器的輸出量,然后將所獲得的壓力傳感器輸入量和輸出量進(jìn)行處理和比較,從而得到兩者對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線,進(jìn)而得到壓力傳感器性能標(biāo)定的實(shí)測結(jié)果。

    壓力傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)通常由標(biāo)推發(fā)生器、標(biāo)定測試系統(tǒng),以及待標(biāo)定壓力傳感器所配接的信號(hào)調(diào)節(jié)器和顯示器、記錄器等組成。對(duì)壓力傳感器進(jìn)行標(biāo)定,是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定傳感器的各項(xiàng)性能指標(biāo),zui關(guān)鍵是確定壓力傳感器的測量精度。所以在標(biāo)定壓力傳感器時(shí),所用測量設(shè)備的精度必須要比待標(biāo)定的傳感器的精度高一個(gè)數(shù)量級(jí),這樣才能確定壓力傳感器的指標(biāo)才是可靠的。

全是干貨:光電傳感器工作原理和分類

    光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。

 

    由光通量對(duì)光電元件的作用原理

 

    不同所制成的光學(xué)測控系統(tǒng)是多種多樣的,按光電元件(光學(xué)測控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器.模擬式光電傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流,它與被測量間呈單值關(guān)系.模擬式光電傳感器按被測量(檢測目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻檔)三大類.所謂透射式是指被測物體放在光路中,恒光源發(fā)出的光能量穿過被測物,部份被吸收后,透射光投射到光電元件上;所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測物上,再從被測物體表面反射后投射到光電元件上;所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中一部份,使投射到光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測物體在光路位置有關(guān).

    光電傳感器在一般情況下,有三部分構(gòu)成,它們分為:發(fā)送器、接收器和檢測電路。

 

 

    發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束,發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源,發(fā)光二極管LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射,或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面,裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路,它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。

    此外,光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。    三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成,能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回,具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角,使光束幾乎是從一根發(fā)射線,經(jīng)過反射后,還是從這根反射線返回。

    分類和工作方式

    ⑴槽型光電傳感器    把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光,在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時(shí),光被遮擋,光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào),切斷或接通負(fù)載電流,從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。

    ⑵對(duì)射型光電傳感器    若把發(fā)光器和收光器分離開,就可使檢測距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為對(duì)射分離式光電開關(guān),簡稱對(duì)射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè),檢測物通過時(shí)阻擋光路,收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。

    ⑶反光板型光電開關(guān)    把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi),在它的前方裝一塊反光板,利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下,發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到;一旦光路被檢測物擋住,收光器收不到光時(shí),光電開關(guān)就動(dòng)作,輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。

    ⑷擴(kuò)散反射型光電開關(guān)    它的檢測頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器,但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測物通過時(shí)擋住了光,并把光部分反射回來,收光器就收到光信號(hào),輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。

 

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