第2节-压力检测及仪表概要

1、 pa绝对压力零线pphpa大气压p01.01325105Pa0appp0happpp1 p2p1 p2h(a)(b)21pppgh xpxpxpxpxpxxxxx 平薄膜 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管222220)1 (1abbhREP0P1弹簧管 2拉杆 3扇形齿轮4中心齿轮 5指针 6面板7游丝 8调节螺钉 9接头图3-6 弹簧管压力表 是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。 组成：压力传感器 测量电路 信号处理装置v常用电参数有：电阻、电感、电容、电压等。v常见压力传感器有：霍尔片式压力传感器；应变式压力传感器；压阻式压力传感器；力矩平衡式压力传感器；电容式压力传感

2、器。SlRr1r2123P(a)传感器1外壳 2弹性筒 3膜片因因电阻率变化引起阻值变化电阻率变化引起阻值变化称为称为压阻效应压阻效应。半导体半导体材料的压阻效应比较明显。材料的压阻效应比较明显。用作压阻式传感器的基片材料主要为硅片和锗片，用作压阻式传感器的基片材料主要为硅片和锗片，由于单晶硅材料纯、功耗小、滞后和蠕变极小、机由于单晶硅材料纯、功耗小、滞后和蠕变极小、机械稳定性好，而且传感器的制造工艺和硅集成电路械稳定性好，而且传感器的制造工艺和硅集成电路工艺有很好的兼容性，以扩散硅压阻传感器作为检工艺有很好的兼容性，以扩散硅压阻传感器作为检测元件的压力检测仪表得到了广泛的使用。测元件的压力检

3、测仪表得到了广泛的使用。 把被测差压把被测差压PP成比例地转换为不平衡电压成比例地转换为不平衡电压U US S 1.负压室负压室 2.正压室正压室 3.硅杯硅杯4.引线引线 5.硅片硅片Ri1Ri2Ri3Ri4Ri1Ri2Ri3Ri4USRi1Ri2Ri3Ri4US不受压时：不受压时：Ri1Ri2Ri3Ri4RRi1Ri2Ri3Ri4 压阻式压力传感器的主要压阻式压力传感器的主要优点优点是是体积小体积小，结构简单，其核心部分就是一个既是弹性元结构简单，其核心部分就是一个既是弹性元件又是压敏元件的单晶硅膜片。扩散电阻的件又是压敏元件的单晶硅膜片。扩散电阻的灵敏系数灵敏系数是金属应变片的几十倍，能

4、直接测是金属应变片的几十倍，能直接测量出微小的压力变化。量出微小的压力变化。 这种传感器的缺点则是这种传感器的缺点则是扩散扩散电阻电阻存在存在温度温度效应效应，容易受容易受环境温度环境温度的影响。的影响。结论：结论：霍尔效应及霍尔元件霍尔效应及霍尔元件霍尔效应霍尔效应 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。如后图所示，在垂直于外磁场B的方向上放置一导电板，导电板通以电流I，方向如图所示。导电板中的电流使金属中自由电子在电场作用下做定向运动。此时，每个电子受洛伦兹力fl的作用，fl

5、的大小为 fl=eBv bBflfElIdEH霍尔效应原理图霍尔电势的计算公式IBRUHH式中, RH称为霍尔常数。 由上式可见，霍尔电势正比于激励电流、磁感应强度及其霍尔常数RH。为了提高霍尔常数，霍尔元件常制成薄片形状。目前常用的霍尔元件材料有：锗、硅、砷化铟、 锑化铟等半导体材料。几种霍尔式转速传感器的结构1243(a)1243(b)12431234(c)(d)NSNSNSNSNSNSNS1输入轴；2转盘；3小磁铁；4霍尔传感器应用实例：应用实例：钢球绝缘板NS磁铁霍尔开关传感器(a)AA74112 VSL3051SR110 k22 C1R31 kR4470 kR5470 kVcc计数器

6、V2N5812R211 k(b)霍尔计数装置的工作示意图及电路图电容式电容式差压变送器采用差动差压变送器采用差动电容作为检测元件电容作为检测元件主要包括测量部件和转换放大电路两部分：主要包括测量部件和转换放大电路两部分： 差压电容膜盒电容-电流转换电路调零、零迁电路电流放大器反馈电路pCIiIfIzIo 电容式压力变送器，目前电容式压力变送器，目前在工业在工业生产中应用非常广泛生产中应用非常广泛，其输出信号，其输出信号也是标准也是标准4 20mADC电流信号。电流信号。 电容式压力变送器是先将压力电容式压力变送器是先将压力的变化转换为电容量的变化，然后的变化转换为电容量的变化，然后进行测量的。

7、进行测量的。 电容式差压变送器的原理图可见传感器有左右固定极板，电容式差压变送器的原理图可见传感器有左右固定极板，在两个固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片，作为电容在两个固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片，作为电容的中央动极板，在的中央动极板，在测量膜片两侧的空腔中充满硅油测量膜片两侧的空腔中充满硅油。 电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，因此不易损坏，与力矩平衡式相比，电容式没璃凹球面上，因此不易损坏，与力矩平

8、衡式相比，电容式没有杠杆传动机构，有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑，密封性与抗振性好，测量因而尺寸紧凑，密封性与抗振性好，测量精度相应提高，可达精度相应提高，可达0.2级级。 在普通压力或差压传感器的基础上增加微处在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。理器电路而形成的智能检测仪表。特点：可进行远程通信。特点：可进行远程通信。通过编制各种程序，使变送器具有自修正、自通过编制各种程序，使变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能。补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能。AP-40 放大器分离型压力传感器放大器分离型压力传感器AP-40 放大器分离型压力传感器规

9、格参数放大器分离型压力传感器规格参数主模组主模组主模组主模组型号型号AP-40A适用的感侧头适用的感侧头AP-41AP-43AP-44反应时间反应时间2.5/5/100/500 ms分辨率分辨率0.1kPa, 1mmHg 0.1inchHg, 0.001bar0.001Mpa, 0.01kgf/cm2 0.2Psi, 0.01bar0.2kPa, 2 mmHg 0.1inchHg, 0.002bar控制输出控制输出NPN: 最大100mA (最大40V), 剩余电压 : 最大1V 双输出 (可选择N.O./N.C.)模拟输出模拟输出1至5V电源电源12至24 VDC 10%, 起伏(p-p): 最大10%环境温度环境温度0至50C