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压力传感器的工作原理简介 传感器是如何工作的

时间:2020-08-12    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

 压力传感器是工业实践中较为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。

  我们知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。某些晶体介质,当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应;当机械力撤掉之后,又会重新回到不带电的状态,也就是受到压力的时候,某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。


  压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范围之内,压电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,压电性质完全消失(这个高温就是所谓的“居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低),所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数,但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以 
已经得到了广泛的应用。 


  压电效应是压电传感器的主要工作原理,压电传感器不能用于静态测量,因为经过外力作用后的电荷,只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的,所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。


         压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用,特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力,也可以用来测量微小的压力。


  压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的,因为测量动态压力是如此普遍,所以压电传感器的应用就非常广。

  除了压电传感器之外,还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器,利用应变效应的应变式传感器等,这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料,在不同的场合能够发挥它们独特的用途。

 

关于气体检测仪中的各类传感器介绍

    气体检测仪是一种气体走漏浓度检查的仪器仪表东西,首要是指便携式/手持式气体检查仪。

    首要运用气体传感器来检查环境中存在的气体品种,气体传感器是用来检查气体的成份和含量的传感器。

    一般以为,气体传感器的界说是以检查方针为分类基础的;

    也就是说,但凡用于检查气体成份和浓度的传感器都称作气体传感器,不管它是用物理办法,仍是用化学办法。

    比方,检查气体流量的传感器不被看作气体传感器,可是热导式气体剖析仪却归于主要的气体传感器,虽然它们有时运用大体一致的检查原理。

    半导体式气体传感器

    它是运用一些金属氧化物半导体资料,在必定温度下,电导率随着环境气体成份的改变而改变的原理制作的。

    比方,酒精传感器,就是运用二氧化锡在高温下遇到酒精气体时,电阻会急剧减小的原理制备的。

    催化焚烧式气体传感器

    这种传感器是在白金电阻的外表制备耐高温的催化剂层,在必定的温度下,可燃性气体在其外表催化焚烧,焚烧是白金电阻温度增加,电阻改变,改变值是可燃性气体浓度的函数

    热导式气体传感器

    每一种气体,都有自个特定的热导率,当两个和多个气体的热导率不同较大时,能够运用热导元件,分辩其间一个组分的含量。

    这种传感器现已传感器地用于氢气的检查、二氧化碳的检查、高浓度甲烷的检查。

    电化学式气体传感器

    它适当一部分的可燃性的、有毒有害气体都有电化学活性,能够被电化学氧化或者复原。

    运用这些反响,能够分辩气体成份、检查气体浓度。电化学气体传感器分许多子类

    (1)原电池型气体传感器(也称:加伏尼电池型气体传感器,也有称燃料电池型气体传感器,也有称自觉电池型气体传感器),他们的原理行同咱们用的干电池,仅仅,电池的碳锰电极被气体电极代替了。

    以氧气传感器为例,氧在阴极被复原,电子经过电流表流到阳极,在那里铅金属被氧化。

    电流的巨细与氧气的浓度直接有关。这种传感器能够有效地检查氧气、二氧化硫、等。

    这种气体传感器可应用范围较窄,约束要素较多。

    (2)稳定电位电解池型气体传感器,这种传感器用于检查复原性气体十分有效,它的原理与原电池型传感器不一样,它的电化学反响是在电流强行下发作的,是一种真实的库仑剖析的传感器。

    这种传感器现已成功地用于:一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检查当中,是现在有毒有害气体检查的干流传感器。

    (3)浓差电池型气体传感器,具有电化学活性的气体在电化学电池的两边,会自觉构成浓差电动势;

    电动势的巨细与气体的浓度有关,这种传感器的成功实例就是轿车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。

    (4)极限电流型气体传感器,有一种丈量氧气浓度的传感器运用电化池中的极限电流与载流子浓度有关的原理制备氧气浓度传感器,用于轿车的氧气检查,和钢水中氧浓度检查。

 

 

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位移传感器又称为线性传感器,它分为电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器。

电感式位移传感器是一种属于金属感应的线性器件,接通电源后,在开关的感应面将产生一个交变磁场,当金属物体接近此感应面时,金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量,使振荡器输出幅度线性衰减,然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。

电感式位移传感器具有无滑动触点,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗,长寿命,可使用在各种恶劣条件下。位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。

位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量,位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测,大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高(目前分辨率高的可达到纳米级)、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点,在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用。

位移传感器根据运动方式分类:
直线位移传感器功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果,通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位,通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压,允许流过微安培的小电流,滑片和始端之间的电压,与滑片移动的长度成正比。将传感器用作分压器可大限度降低对滑轨总阻值性的要求,因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。

LT直线位移传感器:
⊙广泛应用于注塑、机床及机械加工等行业
⊙无限分辨率
⊙行程:50至900mm
⊙独立线性度:±0.05%
⊙位移速度达到:5m/s、10m/s可选
⊙工作温度:-30至+100℃
⊙多种电气连接方式
⊙保护等级:IP60(IP65可选)

角度位移传感器根据材质分类:
金属膜传感器、导电塑料传感器、光电式传感器、磁敏式传感器、金属玻璃铀传感器、绕线传感器

电位器式位移传感器它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是,为实现测量位移目的而设计的电位器,要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。图1中的电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。

物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值,阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压,以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化,其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件,则过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是:结构简单,输出信号大,使用方便,价格低廉。

霍耳式位移传感器它的测量原理是保持霍耳元件(见半导体磁敏元件)的激励电流不变,并使其在一个梯度均匀的磁场中移动,则所移动的位移正比于输出的霍耳电势。磁场梯度越大,灵敏度越高;梯度变化越均匀,霍耳电势与位移的关系越接近于线性。三种产生梯度磁场的磁系统:a系统的线性范围窄,位移Z=0时,霍耳电势≠0;b系统当Z<2毫米时具有良好的线性,Z=0时,霍耳电势=0;c系统的灵敏度高,测量范围小于1毫米。图中N、S分别表示正、负磁极。霍耳式位移传感器的惯性小、频响高、工作可靠、寿命长,因此常用于将各种非电量转换成位移后再进行测量的场合。

光电式位移传感器它根据被测对象阻挡光通量的多少来测量对象的位移或几何尺寸。特点是属于非接触式测量,并可进行连续测量。光电式位移传感器常用于连续测量线材直径或在带材边缘位置控制系统中用作边缘位置传感器。

主要特性参数:
标称阻值:电位器上面所标示的阻值。
重复精度:此参数越小越好。
分辨率:位移传感器所能反馈的小位移数值.此参数越小越好.导电塑料位移传感器分辨率为无穷小。
允许误差:标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差,它表示电位器的精度。允许误差一般只要在±20%以内就符合要求,因为一般位移传感器是以分压的方式来使用,具体电阻的大小对传感器的数据采集没有影响。
线性精度:直线性误差.此参数越小越好.
寿命:导电塑料位移传感器都在200万次以上.

(来源:网络,版权归原作者)




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