1. 壓力檢測儀表的選用內容主要包括
壓力檢測儀表的選用內容主要包括以下內容:
儀表種類的選擇:
1、被測介質的性質,被測介質是流動的還是靜止的,粘性大小,溫度高低,是液體還喊仔是氣體,是否具有腐蝕性,爆炸性和可燃性等。對腐蝕性較強的壓力介質應使用像不銹鋼之類材料的彈性元件;對氧氣、乙炔等介質應選用的壓力儀表。
2、對儀表輸出信號的要求。是就地顯示還是要遠傳洞畢壓力信號。彈性式壓力測量儀表是就地直接指示型儀表,在許多工程現場中進行就地觀察壓力變化的情況。電氣式壓力測量儀表可把壓力信號遠傳到控制室。
3、壓力測量儀表的使用環境。有無振動,溫度的高低,濕度的高低,環境有無腐蝕性,爆炸性和可燃性。對爆炸性較強的環境,在使用電氣式壓力測量儀表時,應選擇防爆型壓力儀表;對於溫度特別高或特別低的環境,應選擇溫度系數小的敏感元件以及相應的變換元件。
2. 壓力感測器的作用有哪些
壓電感測器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體,壓電效應就是在這種晶體中發現的, 在一定的溫度范圍之內,壓電性質一直存在,但溫度超過這個范圍之後,壓電性質完全消失(這個高溫就是所謂的「居里點」)。由於隨著應力的變化電場變化微小 (也就說壓電系數比較低),所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數,但是它只能在室溫和濕度比較低的環境下才 能夠應用。磷酸二氫胺屬於人造晶體,能夠承受高溫和相當高的濕度,所以已經得到了廣泛的應用。
在現在壓電效應也應用在多晶體上,比如現在的壓電陶瓷,包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。
壓電效應是壓電感測器的主要工作原理,壓電感測器不能用於靜態測量,因為經過外力作用後的電荷,只有在迴路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的,所以這決定了壓電感測器只能夠測量動態的應力。
壓電感測器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度感測器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優 異的特點。壓電式加速度感測器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建築的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用,特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式 感測器也可以用來測量發動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用於軍事工業,例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊 波壓力。它既可以用來測量大的壓力,也可以用來測量微小的壓力。
壓電式感測器也廣泛應用在生物醫學測量中,比如說心室導管式微音器就是由壓電感測器製成的,因為測量動態壓力是如此普遍,所以壓電感測器的應用就非常廣。
除了壓電感測器之外,還有利用壓阻效應製造出來的壓阻感測器,利用應變效應的應變式感測器等,這些不同的壓力感測器利用不同的效應和不同的材料,在不同的場合能夠發揮它們獨特的用途。
3. 壓力感測器的作用是什麼
一、感測器的定義
國家標准GB7665-87對感測器下的定義是:「能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成」。感測器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,並能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。
二、感測器的分類
目前對感測器尚無一個統一的分類方法,但比較常用的有如下三種:
1、按感測器的物理量分類,可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等感測器
2、按感測器工作原理分類,可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等感測器。
3、按感測器輸出信號的性質分類,可分為:輸出為開關量(「1」和"0」或「開」和「關」)的開關型感測器;輸出為模擬型感測器;輸出為脈沖或代碼的數字型感測器。
關於感測器的分類:
1.按被測物理量分:如:力,壓力,位移,溫度,角度感測器等;
2.按照感測器的工作原理分:如:應變式感測器、壓電式感測器、壓阻式感測器、電感式感測器、電容式感測器、光電式感測器等;
3.按照感測器轉換能量的方式分:
(1)能量轉換型:如:壓電式、熱電偶、光電式感測器等;
(2)能量控制型:如:電阻式、電感式、霍爾式等感測器以及熱敏電阻、光敏電阻、濕敏電阻等;
4.按照感測器工作機理分:
(1)結構型:如:電感式、電容式感測器等;
(2)物性型:如:壓電式、光電式、各種半導體式感測器等;
5.按照感測器輸出信號的形式分:
(1)模擬式:感測器輸出為模擬電壓量;
(2)數字式:感測器輸出為數字量,如:編碼器式感測器。
三、感測器的靜態特性
感測器的靜態特性是指對靜態的輸入信號,感測器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關,所以它們之間的關系,即感測器的靜態特性可用一個不含時間變數的代數方程,或以輸入量作橫坐標,把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表徵感測器靜態特性的主要參數有:線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。
四、感測器的動態特性
所謂動態特性,是指感測器在輸入變化時,它的輸出的特性。在實際工作中,感測器的動態特性常用它對某些標准輸入信號的響應來表示。這是因為感測器對標准輸入信號的響應容易用實驗方法求得,並且它對標准輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系,往往知道了前者就能推定後者。最常用的標准輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種,所以感測器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。
五、感測器的線性度
通常情況下,感測器的實際靜態特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中,為使儀表具有均勻刻度的讀數,常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個近似程度的一個性能指標。
擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線;或將與特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線,此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。
六、感測器的靈敏度
靈敏度是指感測器在穩態工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果感測器的輸出和輸入之間顯線性關系,則靈敏度S是一個常數。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移感測器,在位移變化1mm時,輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應表示為200mV/mm。
當感測器的輸出、輸入量的量綱相同時,靈敏度可理解為放大倍數。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩定性也往往愈差。
七、感測器的分辨力
分辨力是指感測器可能感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數值時,感測器的輸出不會發生變化,即感測器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化超過分辨力時,其輸出才會發生變化。
通常感測器在滿量程范圍內各點的分辨力並不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標。上述指標若用滿量程的百分比表示,則稱為解析度。
八、電阻式感測器
電阻式感測器是將被測量,如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式感測器件。
九、電阻應變式感測器
感測器中的電阻應變片具有金屬的應變效應,即在外力作用下產生機械形變,從而使電阻值隨之發生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類,金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應小等優點。
十、壓阻式感測器
壓阻式感測器是根據半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經擴散電阻而製成的器件。其基片可直接作為測量感測元件,擴散電阻在基片內接成電橋形式。當基片受到外力作用而產生形變時,各電阻值將發生變化,電橋就會產生相應的不平衡輸出。
用作壓阻式感測器的基片(或稱膜片)材料主要為矽片和鍺片,矽片為敏感 材料而製成的硅壓阻感測器越來越受到人們的重視,尤其是以測量壓力和速度的固態壓阻式感測器應用最為普遍。
十一、熱電阻感測器
熱電阻感測器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關的參數。在溫度檢測精度要求比較高的場合,這種感測器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等,它們具有電阻溫度系數大、線性好、性能穩定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點。用於測量-200℃~+500℃范圍內的溫度。
十二、感測器的遲滯特性
遲滯特性表徵感測器在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程間輸出-一輸入特性曲線不一致的程度,通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出F·S的百分比表示。
遲滯可由感測器內部元件存在能量的吸收造成。
壓電效應是壓電感測器的主要工作原理,壓電感測器不能用於靜態測量,因為經過 外力作用後的電荷,只有在迴路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是 這樣的,所以這決定了壓電感測器只能夠測量動態的應力。