第8章:压阻式传感器
- 格式:ppt
- 大小:438.99 KB
- 文档页数:34
硅基压阻式压力传感器工作原理硅基压阻式压力传感器是一种常用的压力测量设备,它利用薄膜材料的机械变形特性,将外界施加的压力转化为电信号输出。
本文将详细介绍硅基压阻式压力传感器的工作原理以及其应用领域。
一、硅基压阻式压力传感器的结构与组成硅基压阻式压力传感器由四个主要部分组成:薄膜材料、传感电路、导线和封装壳体。
1. 薄膜材料硅基压阻式压力传感器的核心元件是由硅薄膜组成的压敏电阻器。
薄膜的制备通常采用微电子加工技术,将高纯度的硅片通过化学腐蚀等方法,制作成微米级厚度的薄膜。
2. 传感电路传感电路是将薄膜材料的电阻变化转化为电信号的重要组成部分。
传感电路通常由电桥电路构成,其中包括一个或多个传感电阻和补偿电阻。
3. 导线导线将传感电路连接至外部的电子设备,将传感器的输出信号传递出去。
4. 封装壳体封装壳体是为了保护传感器内部的组件,并提高传感器的可靠性和耐用性。
封装壳体通常由金属或塑料材料制成。
二、硅基压阻式压力传感器的工作原理1. 压力作用下的薄膜变形当外界施加压力作用于硅基压阻式压力传感器时,薄膜材料会发生一定程度的弯曲变形。
这是因为薄膜具有压电效应,当压力施加在薄膜上时,薄膜的形状会发生变化。
2. 电阻的变化薄膜材料的形变会导致材料内部的电阻发生变化。
通常情况下,当薄膜材料被压缩时,电阻值会有所增加;当薄膜材料被拉伸时,电阻值会有所减小。
3. 传感电路的作用传感电路通过连接在传感器上的电桥电路,对电阻值的变化进行检测和测量。
电桥电路通常由一个或多个传感电阻和补偿电阻组成。
当压力作用下,薄膜材料产生形变,导致传感电阻值的变化,进而引起电桥电路失衡。
传感电路通过检测电桥电路失衡的大小,将失衡量转化为电压或电流信号输出。
4. 输出信号的转化传感器的输出信号可以是电压信号或电流信号,其数值与受测压力成正比。
通过对输出信号的测量和计算,可以得到被测压力的实际值。
三、硅基压阻式压力传感器的应用领域硅基压阻式压力传感器具有结构简单、精度高、响应速度快、线性度好等特点,广泛应用于各个领域的压力测量和控制中。
四种压力传感器的基本工作原理及特点四种压力传感器的基本工作原理及特点一:电阻应变式传感器一:电阻应变式传感器1 1电阻应变式传感器定义被测的动态压力作用在弹性敏感元件上,被测的动态压力作用在弹性敏感元件上,使它产生变形,使它产生变形,在其变形的部位粘贴有电阻应变片,电阻应变片感受动态压力的变化,电阻应变片感受动态压力的变化,按这种原理设计的传感器称按这种原理设计的传感器称为电阻应变式压力传感器。
为电阻应变式压力传感器。
1.2 电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片。
箔式应变片是以厚度为0.002——0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料,,箔栅宽度为0.003——0.008mm 。
丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝(直径0.015--0.05mm),平行地排成栅形(一般2——40条),电阻值60——200 Ω,通常为120 Ω,牢贴在薄纸片上,电阻纸两端焊有引出线,表面覆一层薄纸,即制成了纸基的电阻丝式应变片。
制成了纸基的电阻丝式应变片。
测量时,测量时,用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于待测的弹性敏感元件表面上,待测的弹性敏感元件表面上,弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时,弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时,弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时,电阻片电阻片也跟随变形。
如下图所示。
B 为栅宽,L 为基长。
为基长。
材料的电阻变化率由下式决定:材料的电阻变化率由下式决定:d d d R A R A r r=+ (1) 式中;式中;R —材料电阻由材料力学知识得;由材料力学知识得; [(12)(12)]dRR C K m m e e =++-= (2) K —金属电阻应变片的敏感度系数式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数,将微分dR 、dL 改写成增量ΔR 、ΔL,可得可得 R L K K R Le D D == (3) 由式(2)可知,可知,当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形ε,而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出,从而得到了ΔR 的变化,也就得到了动态压力的变化,基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。
压阻式压力传感器的工作原理
压阻式压力传感器是一种常见的传感器,它能够将机械压力转换
成电信号,并输出到载波、微处理器等电子设备中。
压阻式压力传感器的工作原理是:通过机械受力,将受力区域内
的电阻片加以拉伸或压缩,使电阻片的电阻发生变化,电阻的变化大
小与机械压力的大小成正比。
这个原理又被称为压阻效应。
压阻式压力传感器可以分为:薄膜式压力传感器、箔片式压力传
感器和微应变片式压力传感器。
薄膜式压力传感器是将压力感受器下面的薄膜受力区域做成一个
电阻器,当薄膜受到压力时,在电极之间会产生电压信号,这个电压
信号随着压力变化而变化。
这样的传感器结构简单,易于制造。
箔片式压力传感器是将薄膜变成箔式,其受力特性更好,更灵敏,输出稳定。
微应变片式压力传感器也是一种常见的压力传感器,与薄膜式压
力传感器类似,同样将感受器下面的微应变片或桥式微应变传感器成
一个电阻器,当感受器下面的微应变片受到压力时,所产生的应变同样会造成其电阻值的变化,进而产生电压信号,从而实现输出压力信号的目的。
除了压阻式压力传感器以外,流式传感器,如流量传感器、液位传感器,温度传感器,光电传感器等等都是常见的传感器,而他们的工作原理都各有不同。
在生产和实际使用中,根据场合和需要选择适合的传感器,可以更好地胜任各类测量需求。
压力传感器工作原理压力传感器是一种用于测量压力的设备,它能够将压力信号转换成电信号输出。
在各个领域的应用中,压力传感器起着至关重要的作用。
本文将详细介绍压力传感器的工作原理,包括其基本原理、结构和应用。
一、基本原理压力传感器的工作原理基于压力对物体的作用力,通过测量这种作用力的大小来确定压力的值。
常见的压力传感器工作原理主要有压阻式、电容式和电磁式。
1. 压阻式压力传感器:压阻式压力传感器是利用金属薄膜电阻的变化来测量压力的。
当外界施加压力时,金属薄膜会发生变形,从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化,可以确定压力的大小。
2. 电容式压力传感器:电容式压力传感器是利用电容的变化来测量压力的。
当外界施加压力时,压力传感器的结构会发生变化,导致电容值的变化。
通过测量电容值的变化,可以确定压力的大小。
3. 电磁式压力传感器:电磁式压力传感器是利用电磁感应的原理来测量压力的。
当外界施加压力时,磁场会发生变化,从而引起感应电流的变化。
通过测量感应电流的变化,可以确定压力的大小。
二、结构压力传感器的结构可以根据不同的工作原理而有所差异,但普通包括感应元件、信号处理电路和输出接口。
1. 感应元件:感应元件是压力传感器的核心部份,根据不同的工作原理可以有不同的结构。
例如,压阻式压力传感器的感应元件通常由金属薄膜组成,而电容式压力传感器的感应元件通常由两个平行金属板组成。
2. 信号处理电路:信号处理电路用于将感应元件输出的电信号进行放大、滤波和线性化处理,以确保输出信号的准确性和稳定性。
3. 输出接口:输出接口用于将处理后的电信号转换成可供用户使用的形式,例如摹拟电压信号或者数字信号。
三、应用压力传感器广泛应用于各个领域,包括工业、汽车、医疗、航空航天等。
1. 工业领域:在工业领域,压力传感器常用于测量和控制各种工艺过程中的压力,例如液体管道中的压力、气体罐的压力等。
它们可以匡助监测和控制生产过程,提高生产效率和产品质量。