KC04040104-m03-学习辅导-压力传感器的应用及选型

1、传感器及应用学习辅导压力传感器的应用及选型在压力传感器的选用上我们应该注意些什么呢？我们应该在压力传感器的使用前，使用中都要做一个全面的检测，下面我们就介绍一下压力传感器使用注意事项:考虑现场压力的温度范围，标准工业温度范围2085范围内才用通用性压力即可，要是超过85度，要考虑采用降温措施。测量压力传感器介质有无腐蚀性。考虑所测压力是否存在经常过压，如果是要采取防过压措施。 关于压力传感器的选用，现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了

2、。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。一、 根据测量对象与测量环境确定压力传感器的类型要进行个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指针。二、 灵敏度

3、的选择通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。压力传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。三、 频率响应特性传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有定

4、延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差。四、 线性范围传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看

5、作线性的，这会给测量带来极大的方便。五、 稳定性传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。六、 精度精度是传感器的一个重要

6、的性能指针，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。做好压力传感器的使用检测很重要，所以我们必须做如上检测，来选择自己合适的压力传感器。 七、 各种类型压力传感器的特

7、点压阻式压力传感器的工作原理是当压敏电阻受压后产生电阻变化，通过放大器放大并采用标准压力标定，即可进行压力检测。压阻式压力传感器的性能主要取决于压敏元件(即压敏电阻)、放大电路，以及生产中的标定和老化工艺。 1. 应变片 在目前的压力传感器封装工艺中，通常可以将压阻式敏感芯体做得体积小巧、灵敏度高，而且稳定性好，并将压敏电阻以惠司通电桥形式与应变材料(通常为不锈钢)结合在一起，(如图1所示)这样一来，就能确保压阻式压力传感器过载能力强和抗冲击压力强。 该类传感器适合测量高量程范围的压力变化，尤其在1Mpa以上时，线性很好，精度也很高，并适合测量与应变材料兼容的各类介质。 2. 陶瓷压阻 在结构

8、上，该类传感器将压敏电阻以惠司通电桥形式与陶瓷烧结在一起(如图2所示)。其过载能力较应变片类低一些，抗冲击压力较差，但灵敏度较高，适合测量50Kpa以上的高量程范围，而且耐腐蚀，温度范围也很宽。 抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥(闭桥)，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，可以和应变式传感器相兼容。 3. 特殊应用 压电压力传感器主要应用在压力和力等的测量中，比如在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用

9、(图4所示)，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。总之，它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。 压电式压力传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电压力传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电压力传感器的应用就非常广泛。 八、 压力传感器的选型步骤 通常，压力传感器在使用中按照以下5个步骤进行。 1. 熟悉测量压力类型 先确定系统中要确认测量压力的最大值。一般而言，需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右的压力量程的变送器。尤其是在水压测量和加工处理中，有峰值和持续不规则的上

10、下波动，这种瞬间的峰值能破坏压力传感器，持续的高压力值或稍微超出压力传感器的标定最大值会缩短传感器的寿命。所以在选择压力传感器时，要充分考虑压力范围、精度与其稳定性。 2. 确定温度范围 通常一个压力传感器会标定两个温度范围，即正常操作的温度范围和温度可补偿的范围。正常操作温度范围是指压力传感器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围，在超出温度补偿范围时，可能会达不到其应用的性能指标。温度补偿范围是一个比操作温度范围小的典型范围。 3. 弄清楚输出信号 压力传感器有mV 、V、mA及频率输出和数字输出等多种类型，选择怎样的输出取决于多种因素，包括压力传感器与系统控制器或显示器间的距离，是否存在“

11、电气噪声”或其他干扰信号。 对于许多压力传感器和控制器间距较短的OEM设备，采用mA输出的压力传感器是最为经济而有效的解决方法。如果需要将输出信号放大，最好采用具有内置放大的变送器。对于远距离传输或存在较强的电子干扰信号，最好采用m*输出或频率输出。九、 传感器的优势1. 适应恶劣环境能力强传感器一般工作环境十分广，从极寒至酷热地区，许多在露天环境下工作，能抗飞沙走石、灰尘，还应耐潮湿，较高的抗盐类腐蚀、酸性腐蚀的能力，有抗污染气体干扰的能力 ，能适应在高温、极寒、强烈振动、冲击以及在其他条件下正常工作的能力，还应抗噪声能力强，信噪比高。 2. 价格适中，适于大批量生产要求传感器一致性好，适宜自动化批量生产，对加工设备有较高要求，以便排除人工操作带来的不一致性和失误。 3. 稳定性和可靠性高传感器是一种高精度检测仪器，在军事、航空、航天中应用都有严格要求，产品都须经过严格测试才能应用。所以传感器生产是一种高新技术的具体运用和体现。一种传感器是否有较高的技术附加值体现在所包含的技术含量和加工工艺的技术是否高新。有部分传感器由于其 应用环境的状况需金属封装，一般采用焊接密封，如压力