力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。
但应用较为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
下面我们主要介绍这类传感器。
在了解压阻式力传感器时,我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。
它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用较多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。
金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。
通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。
这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构
电阻应变片由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。
根据不同的用途,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:
阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。
而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。
电阻应变片的工作原理
金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应。
金属导体的电阻值可用下式表示:
式中:ρ——金属导体的电阻率(Ω·cm2/m)
S——导体的截面积(cm2)
L——导体的长度(m)
我们以金属丝应变电阻为例,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会发生改变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。
当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小而截面增加,电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化(通常是测量电阻两端的电压),即可获得应变金属丝的应变情况。
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压力传感器生产完成的时候都需要对其技术性能进行全面检定,以保证测量值的准确传递。或者在压力传感器经过一段时间的使用、或者存储、使用或修理后,也需要再次进行技术性能的鉴定,以确保压力传感器在正常使用的时候是一个性能指标合格的产品。
压力传感器的标定指的是:在输入和输出的对应关系的前提下,利用某种标准器具对压力传感器进行检定。经过使用、存储、修理后的压力传感器进行的性能复检称之为校准。标定与校准在本质上是一样的。
标定的基本过程就是将一直的测量值输入给需要标定的压力传感器,同时得到压力传感器的输出量,然后将所获得的压力传感器输入量和输出量进行处理和比较,从而得到两者对应关系的曲线,进而得到压力传感器性能标定的实测结果。
压力传感器的标定系统通常由标推发生器、标定测试系统,以及待标定压力传感器所配接的信号调节器和显示器、记录器等组成。对压力传感器进行标定,是根据试验数据确定传感器的各项性能指标,最关键是确定压力传感器的测量精度。所以在标定压力传感器时,所用测量设备的精度必须要比待标定的传感器的精度高一个数量级,这样才能确定压力传感器的指标才是可靠的。
超声波测厚仪探头传感器的维护保养
超声波测厚仪探头传感器是该仪器非常关键的一个重要组件,探头的性能好坏完全决定了这台仪器可满足什么功能,因此,在使用过程中,探头传感器一定要防护好,这样才能达到更好的检测效果。我们在使用过程中,特别要注意以下几点:
1.探头不能投掷、跌落以及使用猛力拉扯。
2.使用的时候,探头的两根电缆线插入和拔出的时候应手握电缆线的金属部分,防止探头断线。这点是在我们日常使用过程中,容易发生的一点。
3.现场工作俄时候,探头应尽量避免在粗糙不平的表面上磨动,仪延长探头的使用寿命。
4.探头使用完之后,应及时擦去探头上的耦合剂,保持探头的清洁.
5.为了提高测试准确度,测量时,请特别注意保持待测工件表面清洁,以免产品误差。
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