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技術文章
應變壓力傳感器的常見類型分析及優缺點介紹
閱讀次數：1081 發布時間：2020/4/16 10:58:12
應變壓力傳感器的常見類型分析及優缺點介紹
我們知道壓力傳感器作工業實踐中最為常見的傳感器，廣泛的應用于各種工業自控。傳感器的種類繁多，應用的領域也不盡相同。在今天的文章中為大家介紹應變式壓力傳感器，來了解一下它的工作原理及應用領域。
什么是應變式壓力傳感器
應變式壓力傳感器又名電阻應變片壓力傳感器，它是利用彈性敏感元件和應變計將被測壓力轉換為相應電阻值變化的壓力傳感器。
應變式壓力傳感器應用
應變式壓力傳感器是壓力傳感器中應用比較多的一種傳感器，它一般用于測量較大的壓力，廣泛應用于測量管道內部壓力、內燃機燃氣的壓力、壓差和噴射壓力、發動機和導彈試驗中的脈動壓力，以及各種領域中的流體壓力等。
應變式壓力傳感器工作原理
應變式壓力傳感器的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示：
式中：ρ——金屬導體的電阻率（Ω。cm2/m ）
S ——導體的截面積（cm2 ）
L ——導體的長度（m ）
我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發生變化，
從上式中可很容易看出，其電阻值即會發生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情況。
應變壓力變送器常見的幾種類別分別是：組合式、膜片式、應變梁式、應變管式這四種。
1、組合式
組合式應變壓力變送器中，其彈性敏感元件可分為感觸元件和彈性應變元件。其中，感觸元件把壓力轉換為力傳遞到彈性應變元件應變最敏感的部位，而應變片則貼在彈性應變元件的最大應變處。實踐上，較龐雜的應變管式和應變梁式都屬于這種型式。
感觸元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等，彈性應變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、環形梁、薄壁筒等。它們之間可依據不同須要組合成多種型式。應變式壓力傳感器重要用來測量流動介質動態或動態壓力，例如能源管道裝備的進出口吻體或液體的壓力、內燃機管道壓力等等。
2、膜片式
它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時，中央處徑向應變和切向應變均到達正的最大值，而邊沿處徑向應變到達負的最大值，切向應變為零。因而常把兩個應變片分別貼在正負最大應變處，并接成相鄰橋臂的半橋電路以取得較大敏銳度和溫度彌補作用。采取圓形箔式應變計(見電阻應變計)則能最大限度地應用膜片的應變后果，這種傳感器的非線性較明顯。膜片式壓力傳感器的最新產品是將彈性敏感元件和應變片的作用集于單晶硅膜片一身，即采取集成電路工藝在單晶硅膜片上分散制造電阻條，并采取周邊固定構造制成的固態壓力傳感器(見壓阻式傳感器).
3、應變梁式
測量較小壓力時，可采取固定梁或等強度梁的構造。一種方式是用膜片把壓力轉換為力再通過傳力桿傳遞給應變梁，兩端固定梁的最大應變處在梁的兩端和中點，應變片就貼在這些中央。這種構造還有其余情勢，例如可采取懸梁與膜片或波紋管造成。
4、應變管式
應變管式亦稱應變筒式，它的彈性敏感元件為一端關閉的薄壁圓筒，其另一端帶有法蘭與被測體系銜接。在筒壁上貼有2片或4片應變片，其中一半貼在實心局部作為溫度彌補片，另一半作為測量應變片。當沒有壓力時4片應變片組成均衡的全橋式電路;當壓力作用于內腔時，圓筒變造成“腰鼓形”，使電橋失去均衡，輸入與壓力成肯定關系的電壓。
應變式壓力傳感器優點
1、精度高、測量范圍大。
2、頻率響應特性好。
3、應變片尺寸小、重量輕、使用方便、測量速度快。測量時對被檢測的工作組昂太和應力分布基本上無影響。既可用于靜態測量，又可用于動態測量。
4、適應性強。可在高溫、超低溫、水下、強磁場以及核輻射等惡劣環境下使用。
5、測量應變的靈敏度和精度高，性能穩定、可靠，誤差小于1%。
6、價格便宜，品種多，工藝較成熟。
應變式壓力傳感器缺點
1、在打的應變狀態中具有明顯的非線性，半導體應變式傳感器的非線性更為突出。
2、輸出信號微弱，抗干擾能力差，需要采取屏蔽措施。
3、只能測出一點或應變柵范圍內的平均應變，不能顯示應力場中應力梯度的變化。
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