應(yīng)變式壓力傳感器分類、工作原理及其應(yīng)用有哪些?

來源：南京愛爾傳感發(fā)布時間：2020-05-18 10:36 瀏覽量：

　　壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，應(yīng)變式壓力傳感器是壓力傳感器中的一種類型，也被叫做電阻應(yīng)變片壓力傳感器。它是利用彈性敏感元件和應(yīng)變計，將被測壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電阻值變化的壓力傳感器。今天就為大家介紹一下應(yīng)變式壓力傳感器分類、工作原理及其應(yīng)用。

應(yīng)變式壓力傳感器分類

　　1、應(yīng)變管式又稱應(yīng)變筒式，它的彈性敏感元件為一端封閉的薄壁圓筒，其另一端帶有法蘭與被測系統(tǒng)連接。在筒壁上貼有2片或4片應(yīng)變片，其中一半貼在實心部分作為溫度補償片，另一半作為測量應(yīng)變片。

　　當(dāng)沒有壓力時 4片應(yīng)變片組成平衡的全橋式電路;當(dāng)壓力作用于內(nèi)腔時，圓筒變形成“腰鼓形”，使電橋失去平衡，輸出與壓力成一定關(guān)系的電壓。這種傳感器還可以利用活塞將被測壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到應(yīng)變筒上或通過垂鏈形狀的膜片傳遞被測壓力。應(yīng)變管式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、適用性強，在火箭彈、炮彈和火炮的動態(tài)壓力測量方面有廣泛應(yīng)用。

　　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，中心處徑向應(yīng)變和切向應(yīng)變均達到正的最大值，而邊緣處徑向應(yīng)變達到負(fù)的最大值，切向應(yīng)變?yōu)榱恪Ｒ虼顺０褍蓚€應(yīng)變片分別貼在正負(fù)最大應(yīng)變處，并接成相鄰橋臂的半橋電路以獲得較大靈敏度和溫度補償作用。

　　采用圓形箔式應(yīng)變計則能最大限度地利用膜片的應(yīng)變效果。這種傳感器的非線性較顯著。膜片式壓力傳感器的最新產(chǎn)品是將彈性敏感元件和應(yīng)變片的作用集于單晶硅膜片一身，即采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴散制作電阻條，并采用周邊固定結(jié)構(gòu)制成的固態(tài)壓力傳感器。

　　3、應(yīng)變梁式測量較小壓力時，可采用固定梁或等強度梁的結(jié)構(gòu)。一種方法是用膜片把壓力轉(zhuǎn)換為力再通過傳力桿傳遞給應(yīng)變梁。將兩端固定梁的最大應(yīng)變處在梁的兩端和中點，應(yīng)變片就貼在這些地方。這種結(jié)構(gòu)還有其他形式，例如可采用懸梁與膜片或波紋管構(gòu)成。

　　4、組合式在組合式應(yīng)變壓力傳感器中，彈性敏感元件可分為感受元件和彈性應(yīng)變元件。感受元件把壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到彈性應(yīng)變元件應(yīng)變最敏感的部位，而應(yīng)變片則貼在彈性應(yīng)變元件的最大應(yīng)變處。實際上較復(fù)雜的應(yīng)變管式和應(yīng)變梁式都屬于這種型式。

　　感受元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等，彈性應(yīng)變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、環(huán)形梁、薄壁筒等。它們之間可根據(jù)不同需要組合成多種型式。

應(yīng)變式壓力傳感器工作原理

　　應(yīng)變式壓力傳感器的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：

　　式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率(Ω。cm2/m )

　　S ——導(dǎo)體的截面積(cm2 )

　　L ——導(dǎo)體的長度(m )

　　我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)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(dāng)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(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。