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五种常见的压力传感器测量原理详解(下)

 日期:2021-12-27 13:25:01 人气:418
4.电磁压力传感器。
采用电磁原理的传感器统称为电磁压力传感器,它主要包括电感式压力传感器.霍尔压力传感器。
①感应压力传感器。
感应式压力传感器的工作原理是由于磁性物质和磁导率不同,在压力作用于膜片上时,气隙大小发生变化,气隙对线圈电感的变化有影响,处理电路可将该电感的变化转换为信号输出,从而实现压力测量。根据磁路变化的不同,该压力传感器可分为变磁阻和变磁导两类。感应式压力传感器具有较高的灵敏度,测量范围较大,其缺点是无法用于高频动态环境。
变磁电阻压力传感器的主要组成部分为铁芯隔膜。两种材料之间的空气间隙形成磁路。在压力作用下,气体间隙改变,即磁电阻发生变化。若对铁心线圈施加一定的电压,电流随气隙的变化而变化,就可测量压力。
铁磁材料在高磁通密度场合的导磁率是不稳定的,这种情况可采用变磁导压力传感器进行测量。变磁导式压力传感器以一动磁元件取代铁芯,通过改变压力使磁性元件运动,使磁导率发生变化,从而得到压力值。
②霍尔压力传感器。
Hole压力传感器是根据某些半导体材料的霍尔效应制造的。Hole效应是指当固体导体置于磁场中,并有电流通过时,导体中的荷载子因受洛伦兹力而偏移到另一侧,然后出现电压(霍尔电压)现象。电磁场引起的电压将平衡洛伦兹力。透过霍尔电压的极性,可以证明导体内的电流是由带负电荷的粒子(自由电子)移动而产生的。
外加一个与导线方向垂直的磁场,使导线中的电子受洛伦兹力而聚集,这样,就能在电子聚集的方向上产生一个电场,这个电场能使后生电子受电而平衡掉磁场所引起的洛伦兹力。使电子能够顺利地通过而不发生偏移,这就是霍尔效应。这种内部生成的电压叫做霍尔电压。
在磁场为一交变磁场时,霍尔电动势也是同频交变电动势,建立霍尔电动势的时间非常短,因此其响应频率较高。一般用于霍尔元件的材料主要为半导体,包括N型硅(Si).锑化铟(InSb).砷化铟InAs.GaAs)及多层半导体质材料。
③电涡压力传感器。
以涡流效应为基础,或由运动的金属导体垂直地交叉于金属导体,或以电磁场为基础的运动磁场。简单地说,就是电磁感应。这一作用产生的电流在导体中循环。旋涡的特性使得电涡流检测具有诸如零频响应等特性,可以利用电涡流传感器来进行静力检测。
5.振动压力传感器。
振动压力传感器属于频敏传感器,这种频率测量具有期望的精确度,因为时间和频率是能够精确测量的物理量参数,而且频率信号在传输时可以忽略,如电缆电阻.电感、电容等。与此同时,振弦式压力传感器还具有很强的抗干扰能力,零位漂移小,温度特性好,结构简单,分辨率高,性能稳定,由于易于数据传输、处理、存储、易于实现仪器的数字化,因此振弦式压力传感器也可作为传感技术发展的一个方向。
本文介绍了振动压力传感器中的敏感元件为钢弦,其固有频率与拉紧力大小有关。弦长固定,弦频变化,可以用弦的振动频率变化来测量张力的大小,即输入的是力信号,输出的是频率信号。本发明的振动压力传感器由上、下两部份组成,下部以感光元件为主。上一件是铝外壳,它包括一个电子模块和一个连接端,它被分成两个小房间,以便在连接时不会影响电子模块间的密封。

本发明可选择输出电流类型和频率输出类型。作动式振弦式压力传感器,其谐振频率是不断地振动的,当被测压改变后,频率就会发生变化,此频率信号经变换器转换成4~20mA的电流信号。

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