Notícias da empresa
Uma breve discussão sobre sensores de pressão
Tempo de liberação：2018-11-23 fonte：Jinan Hengsi Shanda Instrument Co., Ltd. Navegar：
1. Princípios e aplicações de sensores de pressão cerâmica
O sensor de pressão cerâmica resistente à corrosão não tem transmissão de líquido. A pressão atua diretamente na superfície frontal do diafragma de cerâmica, fazendo com que o diafragma produza leve deformação. A espessa resistência do filme é impressa na parte de trás do diafragma de cerâmica e conectada a uma ponte de Wheatstone (ponte fechada). Devido ao efeito piezoresistivo do varistor, a ponte produz um sinal de tensão altamente linear proporcional à pressão e também é proporcional à tensão de excitação. O sinal padrão é calibrado como 2.0 / 3,0 / 3,3 mV / V de acordo com a faixa de pressão, etc., que pode ser compatível com o sensor de deformação. Através da calibração a laser, o sensor tem estabilidade de alta temperatura e estabilidade do tempo. O sensor vem com uma compensação de temperatura de 0 a 70 ° C e pode estar em contato direto com a maioria dos meios.
A cerâmica é reconhecida como material altamente elástico, resistente à corrosão, resistente ao desgaste, resistente ao impacto e resistente à vibração. As características de estabilidade térmica da cerâmica e sua espessa resistência ao filme podem fazer com que sua faixa de temperatura operacional até -40 ~ 135 ℃, e possui alta precisão e alta estabilidade para medição. O grau de isolamento elétrico é> 2kV, o sinal de saída é forte e a estabilidade a longo prazo é boa. Sensores cerâmicos de alto teatro e baixo preço serão a direção de desenvolvimento dos sensores de pressão. Há uma tendência de substituir de maneira abrangente outros tipos de sensores nos países europeus e americanos. Na China, mais e mais usuários usam sensores de cerâmica para substituir os sensores de pressão de silício de difusão.
2. Princípios e aplicação do sensor de pressão do medidor de tensão
Existem muitos tipos de sensores mecânicos, como sensores de pressão de tensão resistiva, sensores de pressão do medidor de tensão semicondutores, sensores de pressão piezoresistiva, sensores de pressão indutiva, sensores de pressão capacitiva, sensores de pressão ressonante e sensores de aceleração capacitiva. No entanto, o sensor de pressão piezoresistivo amplamente utilizado é um sensor de pressão piezoresistivo, que tem preço extremamente baixo, alta precisão e boas características lineares. Abaixo, apresentamos principalmente esse tipo de sensor.
Ao entender os sensores de força piezoresistiva, primeiro entendemos o elemento como um medidor de deformação resistivo. O medidor de deformação resistivo é um dispositivo sensível que converte a mudança de deformação na peça que está sendo medida em um sinal elétrico. É um dos principais componentes dos sensores de deformação piezoresistiva. O manômetro de resistência é usado principalmente no manômetro de resistência ao metal e no medidor de deformação semicondutores. Existem dois tipos de deformação de resistência ao metal: deforros filamentosos e medidores de tensão de folha de metal. Geralmente, o medidor de deformação é fortemente ligado à matriz tensionada mecanicamente através de um adesivo especial. Quando o estresse da matriz muda, o medidor de deformação de resistência também se deforma juntos, causando o valor de resistência do medidor de tensão para mudar, alterando assim a tensão aplicada à resistência. A mudança de resistência desse medidor de deformação quando é submetida ao estresse é geralmente pequena. Geralmente, esse medidor de deformação forma uma ponte de tensão e é amplificado através de amplificadores de instrumentação subsequente e depois transmitido à exibição ou atuador do circuito de processamento (geralmente conversão A/D e CPU).
A estrutura interna do medidor de linhagem de resistência ao metal
Como mostrado na Figura 1, é um diagrama estrutural do manômetro de resistência, que consiste no material da matriz, fio de tensão de metal ou folha de tensão, folha de proteção isolante e fio de chumbo. Dependendo de usos diferentes, o valor de resistência do manômetro de resistência pode ser projetado pelo designer, mas a faixa de valor da resistência deve ser observada: o valor da resistência é muito pequeno, a corrente de acionamento necessária é muito grande e o aquecimento do manômetro faz com que a temperatura seja muito alta. Utilizado em ambientes diferentes, o valor de resistência do medidor de tensão muda demais, o desvio zero de saída é óbvio e o circuito de ajuste zero é muito complicado. A resistência é muito grande e a impedância é muito alta, e a capacidade de resistir à interferência eletromagnética externa é ruim. Geralmente, trata -se de dezenas de euros a dezenas de milhares de euros.
Como funciona o medidor de linhagem de resistência
O princípio de funcionamento do medidor de linhagem de resistência ao metal é o fenômeno que a resistência à deformação muda com a deformação mecânica no material do substrato, comumente conhecido como efeito de deformação da resistência. O valor de resistência de um condutor de metal pode ser expresso pela seguinte fórmula:
Onde: ρ— - Resistividade do condutor de metal (ω ・ cm2/m)
S-a área de seção transversal do condutor (CM2)
L-comprimento do condutor (M)
Vamos tomar a resistência à tensão do fio como exemplo. Quando o fio é submetido a força externa, seu comprimento e área de seção transversal mudam. A partir da fórmula acima, pode -se ver facilmente que seu valor de resistência mudará. Se o fio for submetido a força externa e se estender, seu comprimento aumentará e a área da seção transversal diminuirá e o valor da resistência aumentará. Quando o fio é comprimido pela força externa, o comprimento diminui e a seção transversal aumenta e o valor da resistência diminui. Enquanto a mudança aplicada à resistência for medida (geralmente medindo a tensão na resistência), a condição de deformação do fio de deformação pode ser obtida.
3. Princípio e aplicação do sensor de pressão de silício de difusão
Como funciona
A pressão do meio a ser testada atua diretamente no diafragma do sensor (aço inoxidável ou cerâmica), fazendo com que o diafragma produza um micro deslocamento proporcional à pressão média, fazendo com que o valor de resistência do sensor mude e detecte essa mudança com os circuitos eletrônicos e conversam e datam um sinal de medição padrão de medição a uma correspondência de sinal de medição a até a pressão.
Diagrama esquemático
4. Princípio e aplicação do sensor de pressão de safira
Usando o princípio de trabalho de resistência à deformação, o silício-Sapphire é usado como componentes sensíveis ao semicondutor, com características metrológicas incomparáveis.
O sistema de safira é composto por elementos de isolamento de cristal único e não causará histerese, fadiga e fluência; A safira é mais forte que o silício, com dureza mais alta e sem medo de deformação; A safira possui características elásticas e isolantes muito boas (dentro de 1000 oC). Portanto, os componentes sensíveis a semicondutores feitos de silício-Sapphire são insensíveis às mudanças de temperatura e têm boas características de trabalho, mesmo sob condições de alta temperatura; A safira tem uma resistência à radiação extremamente forte; Além disso, os componentes semicondutores de silício-Sapphire não têm deriva P-N, portanto simplificam fundamentalmente o processo de fabricação, melhoram a repetibilidade e garantem alto rendimento.
Os sensores e transmissores de pressão feitos de componentes sensíveis ao semicondutor de silício-Sapathire podem funcionar normalmente em condições duras de trabalho e ter alta confiabilidade, boa precisão, erro de temperatura extremamente pequeno e desempenho de alto custo.
O sensor de pressão do medidor e o transmissor são compostos por dois diafragmas: uma liga de titânio medindo o diafragma e uma liga de titânio recebendo diafragma. Uma folha de safira impressa com um circuito de ponte sensível à linhagem heteroepitaxial foi soldada em um diafragma de medição de liga de titânio. A pressão medida é transferida para o diafragma de recebimento (o diafragma de recepção e o diafragma medidor estão firmemente conectados juntamente com uma haste). Sob a ação da pressão, a liga de titânio recebe deformação do diafragma. Após a deformação ser detectada pelo elemento sensível ao silício-Sapathire, sua saída de ponte mudará e a amplitude da mudança é proporcional à pressão medida.
O circuito do sensor pode garantir a fonte de alimentação do circuito da ponte de deformação e converter o sinal desequilibrado da ponte de deformação em uma saída de sinal elétrico unificado (0-5, 4-20mA ou 0-5V). No sensor de pressão absoluta e no transmissor, a folha de safira é conectada à solda de vidro da base de cerâmica e atua como um elemento elástico, convertendo a pressão medida em deformação do medidor de tensão, alcançando assim o objetivo da medição da pressão.
5. Princípios e aplicações de sensores de pressão piezoelétrica
Os materiais piezoelétricos usados principalmente em sensores piezoelétricos incluem quartzo, tartarato de sódio de potássio e fosfato de di -hidroamina. Entre eles, o quartzo (sílica) é um cristal natural, e o efeito piezoelétrico é encontrado neste cristal. Dentro de uma certa faixa de temperatura, as propriedades piezoelétricas sempre existem, mas após a temperatura exceder esse intervalo, as propriedades piezoelétricas desaparecem completamente (essa alta temperatura é o chamado "ponto cury"). Como o campo elétrico muda ligeiramente com a mudança de tensão (ou seja, o coeficiente piezoelétrico é relativamente baixo), o quartzo é gradualmente substituído por outros cristais piezoelétricos. O tartarato de sódio de potássio possui grande sensibilidade piezoelétrica e coeficiente piezoelétrico, mas só pode ser usado em ambientes com temperatura ambiente relativamente baixa e umidade. O fosfato de di -hidroamina é um cristal artificial que pode suportar altas temperaturas e umidade bastante alta, por isso tem sido amplamente utilizado.
Os sensores piezoelétricos são usados principalmente na medição de aceleração, pressão e força. O sensor de aceleração piezoelétrica é um acelerômetro comumente usado. Possui excelentes características, como estrutura simples, tamanho pequeno, peso leve e vida útil longa. Os sensores de aceleração piezoelétrica têm sido amplamente utilizados nas medições de vibração e impacto de aeronaves, automóveis, navios, pontes e edifícios, especialmente nos campos da aviação e aeroespacial. Os sensores piezoelétricos também podem ser usados para medir a pressão de combustão e a medição do vácuo dentro do motor. Também pode ser usado na indústria militar, por exemplo, para medir a mudança na pressão da câmara da arma e a pressão das ondas de choque do focinho no momento em que a arma é disparada na câmara. Pode ser usado para medir a grande pressão e a pequena pressão.
Agora, o efeito piezoelétrico também é aplicado a policristais, como a atual cerâmica piezoelétrica, incluindo cerâmica piezoelétrica de titanato de bário, PZT, cenoselétricos piezoelétricos à base de niobato, cerâmicos de chumbo de nióbio magnésados, etc.
O efeito piezoelétrico é o principal princípio de trabalho dos sensores piezoelétricos. Os sensores piezoelétricos não podem ser usados para medições estáticas porque as cargas após as forças externas são armazenadas apenas quando o circuito possui uma impedância de entrada infinita. Este não é o caso na realidade, portanto, isso determina que o sensor piezoelétrico pode medir apenas o estresse dinâmico.
- Artigo anterior：Como distinguir materiais plásticos de ABS, PE, PP e PVC
- Próximo artigo：Visão geral do teste de produto de borracha
Produtos recomendadosPRODUCTS
