压阻式压力传感器的工作原理.PPT

压力传感器基础 ——入门培训(V1.0);主要内容;工程技术上所称的“压力”实质上就是物理学里的“压 强”，定义为均匀而垂直作用于单位面积上的力。 基本单位为：Pa（帕斯卡），KPa、MPa、Bar（巴）;1.2 压力传感器 一种能将压力这一被测量转换成与之有一定的规律的、便于后续检测、传输或处理的部件或装置。;1.4 差压变送器与液位变送器; 习惯上，我们把压力传感器和压力变送器都称为压力传感器！;2.压力传感器的应用领域;2.1 航空航天;气瓶压力传感器;1.3 压力变送器 将压力传感器的输出信号，经过电路转换成标准的电信号（电流、电压、频率等）输出。;2.2 在汽车上的应用;2.3 石油和天然气;2.4 食品和医疗 ;2.5 工业控制;2.6 污水处理;高纯水系统反渗透控制高压控制，低密度聚合物反应器过程控制 进/出口冷却压力 汽车喷漆房化学废物处理业 过??控制废物沼气池泵站流量测量 ;3.压力传感器市场与发展方向;3.1 国内市场1 ;国内市场2 ;国内市场3 ;3.3 压力传感器的发展方向;4.压力传感器的分类; 扩散硅 溅射膜 应变片 陶瓷 电容式 蓝宝石;4.3 按压力类型分类 大气压力:指地球表面上的空气柱重量所产生的压力。 绝压（Absolut pressure）:绝对压力，指作用于物体表面积上的全部压力，其零点以绝对真空为基准，又称总压力或全压力 表压（Gauge pressure）：指作用于物体表面积上的全部压力，其零点以当地大气压为参考点。 密封表压：密封表压是在传感器内部封有一个标准大气压时的压力值。 差压（Differential pressure）：任意两个压力之差称为差压。如静压式液位计和差压式流量计就是利用测量差压的大小来测量液位和流体量的大小的。;5.几种常用的压力传感器类型;5.2 常用压力传感器特性比较;压阻效应： 半导体材料具有各向异性，各个晶向晶面的应变系 数不同。通过半导体工艺在半导体材料上制作出一 个惠斯通电桥，在受到外力以后扩散在半导体上的 电阻值会发生变化。;; ;溅射薄膜压力传感器是利用电阻应变效应工作的， 与传统应变式压力传感器属于同一原理。两者的主 要差别制作工艺上。溅射薄膜压力传感器延用了测 量压力的金属弹性膜片原理，应用离子束溅射和刻 蚀工艺，将应变电桥直接制作在金属测压膜上，由 于没有活动部件，抗震动和抗冲击能力很强，可用 于恶劣的环境。 ;;6.2 薄膜压力传感器工作原理;;;6.3 薄膜传感器与半导体压阻式传感器的比较;6.4 陶瓷压阻式压力传感器 陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击合振动的材料。 低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器代替扩散硅压力传感器。 陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于厚膜电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的电压信号;6.5 蓝宝石压力传感器 蓝宝石压阻式压力传感器以机械性能高度稳 定的人造蓝宝石为承压材料。其主要特点是 长期稳定性好，温度范围宽（允许介质温度 －196～400℃），抗震动。主要用于介质温 度特别低或特别高的场合及航天、航空和军 事用途。 ;7.压力传感器的主要参数;量程的计算公式如下： XFS =Xmax-Xmin 式中： XFS ——量程，Pa； Xmax——测量范围上限值，Pa ； Xmin——测量范围下限值，Pa 。;满量程输出的计算公式如下： YFS=Ymax-Ymin 式中： YFS ——满量程输出值，V； Ymax——工作特性所决定的最大输出值，V ； Ymin——工作特性所决定的最小输出值，V 。;线性的计算公式如下：;回差的计算公式如下：; 灵敏度采用下式计算： Sv=1000×Yf.S/Ui 式中： Sv —灵敏度，mV/V； Ui — 试验时测得的激励电源电压值，V。;计算公式如下：;计算公式如下：;零点温漂（γ）;量程温漂（β）;标准电流输出 二线制4～20mA 三线制0～10mA 标准电压输出 0～5V；1～5V；0.5～4.5V 无线与智能输出 无线 总线智能 ;8.2 一种典型的压力变送器结构;压力变送器：压力传感器（芯体）、接头、压环、外壳、调理电路、电器连器、导线等。 螺纹接口： M20×1.5 ；M12×1、74°锥 ； G1/2；G1/4 ； NPT1/2； NPT1/4 R1/2；R1/4等等 液位变送器：压力传感器（芯体） 、液位变送器壳体、调理电路