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如何用壓力傳感器測量壓力-深圳力準

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更新時間：2022-07-18 11:16:46瀏覽次數：729次

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產品簡介

如何用壓力傳感器測量壓力-深圳力準？深圳力準傳感器應用的行業非常多，比如工業，醫療，農業，電子五金，在各行各業中都有一定的應用，用戶在使用壓力傳感器的時候確定如何檢測壓力傳感器顯得十分重要，根據用戶的應用不同檢測的項目有所不同。

詳細介紹

　　搜索一下【深圳市力準傳感技術有限公司】如何用壓力傳感器測量壓力-深圳力準簡單描述如何用壓力傳感器測量壓力：

　　如何用壓力傳感器測量壓力

　　概要

　　學習如何用壓力傳感器測量壓力。了解可用的傳感器類型和適當的硬件，以準確地測量壓力測量。

　　1.什么是壓力?

　　壓力被定義為一種流體對其周圍環境所施加的力。例如,壓力P是力對面積區域A的函數

　　P = F/A

　　一個裝滿氣體的容器里含有無數的原子和分子，這些原子和分子不斷地在其墻上碰撞。壓強是容器壁上的這些原子和分子碰撞的平均力。此外，壓力并不一定要沿容器壁測量，也是可以以每一個平面上的單位面積來測量。舉個例子，氣壓就是空氣壓在地球上的重量的函數。因此，當海拔增加時，壓力就會減小。同樣地，當潛水員或潛艇潛入海洋深處時，壓力也會增加。

　　壓力單位制是帕斯卡(N / m2),但其他常見的單位壓力包括磅每平方英寸(PSI),大氣(atm)、bar、英寸的水銀(in Hg),毫米汞(mm Hg)。

　　壓力測量可以被描述為靜態的或動態的。在沒有運動的情況下，壓力被稱為靜態壓力。靜態壓力的例子包括氣球內部空氣的壓力或盆地內水的壓力。通常情況下，流體的運動會改變對周圍環境的作用力。這種壓力測量被稱為動態壓力測量。例如，氣球或水盆底部的壓力會隨著空氣從氣球中釋放出來，或者從盆里流出來而變化。

　　頭壓(或壓力頭)測量液體在容器或管道中的靜壓力。頭壓，P，是液體的高度，h，和重量密度，w,的一個函數,如下面的圖1所示的液體中。

　　圖1.頭壓測量

　　潛水者在海洋中游泳的壓力將是潛水者的深度乘以海洋的重量(每立方英尺64磅)。一名潛水員在33英尺深的海水中潛水，每平方英尺就會有2112磅的水。這就變成了14.7 PSI。有趣的是，海平面的大氣壓力也是14.7 PSI或1atm。因此，33英尺的水產生的壓力和5英里的空氣一樣多!戴水肺的潛水員深海33英尺將承受水的重量壓力和空氣壓力合并后的總壓強,那將是29.4 PSI或2 atm。

　　壓力測量可以通過執行的測量類型來進一步表示。有三種類型的壓力測量:絕壓、表壓和差壓。壓力測量是相對于真空測量(圖2)。通常,縮寫PAA(帕斯卡絕壓)或PSIA(磅每平方英寸絕壓)是用來描述壓力。

　　圖2.壓力傳感器

　　表壓測量是相對于環境大氣壓力(圖3)。類似于壓力,縮寫PAG(帕斯卡表壓)或PSIG(磅每平方英寸表壓)是用來描述表壓。

　　圖3. 表壓力傳感器

　　差壓和表壓相似,但是相對于環境大氣壓力測量,差壓測量是對一個特定的參考壓力(圖4)。同時,縮寫PAD(帕斯卡差壓)或PSID(磅每平方英寸差壓)是用來描述壓差。

　　圖4.差壓傳感器

　　2.壓力傳感器

　　由于各種各樣的條件、范圍和材料的壓力必須被測量，則有許多不同類型的壓力傳感器設計。通常，壓力可以轉化成某種中間形式，例如位移。然后，傳感器將這種位移轉換成電壓或電流這樣的電流輸出。這種形式的三種zui普遍的壓力傳感器是應變計、可變電容和壓電。

　　所有的壓力傳感器,惠斯通電橋(基于應變)傳感器是zui常見的,為不同精度、尺寸、強度、和成本約束提供解決方案。橋式傳感器用于高低壓應用場合，可以測量絕壓、表壓或差壓。所有的橋式傳感器都使用應變儀和隔膜(圖4)。

　　圖4.典型應變儀壓力傳感器的橫截面

　　當壓力的變化導致隔膜偏移,相應的電阻變化量是誘導應變儀, 數據采集系統可以采集相關數據 (DAQ)。這些應變壓力傳感器有幾種不同的品種: 粘結應變計,濺射應變計和半導體應變計。

　　在粘結應變計壓力傳感器中，金屬箔應變儀實際上是粘在測量壓力區域表面上的。這些粘結金屬箔應變儀(BFSG)是多年來一直不斷使用的行業標準,因為它們有1000 Hz快速對壓力變化的響應時間以及大范圍的工作溫度。

　　濺射應變計的制造商將一層玻璃噴到隔膜上，然后將一個薄的金屬薄膜應變計放在傳感器的隔膜上。在壓力計元素、絕緣層和傳感隔膜之間形成一個分子鍵。這些儀表zui適用于*使用和苛刻的測量條件。

　　集成電路制造商已經開發出了復合壓力傳感器，這種傳感器特別容易使用。這些設備通常采用半導體隔膜，在這種隔膜上生長了半導體應變儀和溫度補償傳感器。在集成電路形式中包含適當的信號調節，提供直流電壓或電流與一定范圍內的壓力成線性比例。

　　如果兩個金屬板之間的距離發生變化，兩個金屬板之間的電容會發生變化。可變電容壓力傳感器(圖5)，測量金屬隔膜和固定金屬板之間電容的變化。這些壓力傳感器通常是非常穩定和線性的，但對高溫很敏感，而且比大多數壓力傳感器更復雜。

　　圖5. 電容壓力傳感器

　　壓電式壓力傳感器(圖6)利用了石英等無源晶體的電特性。這些晶體在振蕩的時候產生電荷。壓電式壓力傳感器不需要外部激勵源，而且非常堅固。然而，傳感器需要電荷放大電路，非常容易受到震動和振動的影響.

　　圖6.壓電式壓力傳感器

　　壓力測量應用中傳感器故障的一個常見原因是動態影響，導致傳感器過載。一個壓力傳感器超載的典型例子就是水錘現象。當一個快速流動的流體被閥門的關閉突然停止時，就會發生這種情況。流體的動量突然被制止，這導致了流體被限制的一分鐘的拉伸。這種拉伸會產生一個壓力峰值，從而損壞壓力傳感器。減少“水錘”的影響,傳感器通常安裝有傳感器和壓力線之間的緩沖器。通常是一個網孔過濾器或燒結材料，允許加壓流體通過，但不允許大量流體通過，因此可以防止水錘的壓力峰值。在某些應用中，保護傳感器是一個很好的選擇，但在許多測試中，峰值沖擊壓力是感興趣的區域。在這種情況下，你需要選擇一個不包含過度保護的壓力傳感器。

　　3.壓力測量

　　如上所述，壓力傳感器的自然輸出是電壓。大多數基于應變的壓力傳感器將輸出一個小的mV電壓。這個小信號需要幾個信號條件注意，下一節將討論這個問題。此外,許多壓力傳感器輸出條件0-5號或4 – 20mA電流。這兩種輸出在傳感器的工作范圍內都是線性的。例如0 V和4mA對應0壓力測量。類似地，5V電壓和20mA對應于傳感器所能測量的zui大容量或zui大壓力。0-5V和4 – 20mA信號可以很容易地衡量國家儀器多功能數據采集硬件。

　　4.用于測量壓力的信號調節

　　與其他基于橋式的傳感器一樣，為了準確測量壓力，有幾個信號調節因素。重要的是要考慮以下幾點:

　　每一項考慮都要在測量壓力下進行*的處理。

　　一旦你獲得了一個可測量的電壓信號，這個信號就必須轉換成實際的壓力單位。壓力傳感器一般產生它們的線性響應范圍操作,所以線性化通常是不必要的,但你會需要一些硬件或軟件將傳感器的輸出的電壓轉換成壓力測量。您將使用的轉換公式取決于您使用的傳感器的類型，并且將由傳感器制造商提供。一個典型的轉換公式將是激勵電壓、傳感器的全尺寸容量和一個校準因子的函數。O

　　例如,一個壓力傳感器和10000 PSI的比例因子3 mV / V和給定一個10 V直流勵磁電壓產生15 mV的測量電壓,測量壓力將5000 PSI。

　　當你適當地調整你的信號后，就有必要獲得一個適當的停頓位置。壓力傳感器(無論是絕壓還是表壓)都有一定的水平，被確定為其他位置或參考位置。在這個位置上，應變計應該產生0 V。抵消阻力調零電路添加或刪除從一個點的應變儀來實現這一“平衡”的位置。補償無效是確保您的壓力測量的準確性的關鍵，并且的結果應該在硬件而不是軟件中執行。