1. 压电传感器的工作原理
压电式传感器中采用电荷放大器,可以避免信号传输中电缆的电容和电感对传感器输出,包括压电灵敏度的影响。 压电式传感器,是基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。 电荷量:简称电量,由库伦定律的公式定义,定义q1、q2为电荷的电荷量,即电荷量定义来源于库伦定律公式。 电荷定义为带电的微粒,定义电荷量为电荷量的多少或电荷数量的多少是错误的,应该是带“电”的多少,这里的“电”是指能激发电场的东西或质子(电子)的电属性的度量。 电荷放大器是一种可以将微弱电荷变换成与其成正比的电压,并将高输出阻抗变为低输出阻抗的放大器。电荷放大器本质上是一种输入阻抗非常高的放大器,能感受极微弱的电荷量输入;一些以电荷量为输出的传感器,如压电式传感器,由于产生的电量极为微弱,只有在极高的阻抗(绝缘)下才能形成。因此输出阻抗非常高。必须经电荷放大器的配合,才能将产生的电量转化为“可用”的电量。同时由于放大器的低输出阻抗,信号传输可以在一定距离内基本不受传输距离(电缆长度)的影响。 电缆的导线,可以在线间及周边形成电容和电感,以及漏电流。压电式传感器,由于产生的电量极为微弱,如果用电缆导出,电缆的电容和电感会严重影响输出量的变化(例如,电荷必须先将电容充满,才能表现为电势)。因此压电式传感器,必须在最近的位置上与电荷放大器的配合,才能及时、无损的将产生的电量转化为“可用”的电量。 压电式传感器中将压电元件与电荷放大器整合在一起,可以避免信号传输中电缆的电容和电感对传感器输出,包括压电灵敏度的影响。
2. 压电传感器的工作原理是以什么的压电效应为理论依据
X轴电轴,比较常用的压电效应的方向;Y轴机械轴,这个方向上无压电效应;Z轴光轴,这个方向上不存在光的双折射现象。常用的石英晶体的传感器有温度传感器和压力传感器,温度传感器是利用石英晶体在不同的温度下频率不同,压力传感器是利用的晶体的压电效应,压力越强电势差越大。
3. 压电传感器工作原理流程图
压电式传感器内阻高,电荷放大器输入阻抗也非常高,系统引入误差较小。或用另一角度说压电式传感器受力大小与其两面上电荷成正比,简单来说就是压电传感器中的压电陶瓷的介电常数很大,也就意味着它的电阻很大,尽管压电传感器输出的电压很高,但是电流很小(最简单的一个例子就是打火机中的压电陶瓷能产生上万伏的电压,但是电流极小)。通过施加一个机械压力,压电陶瓷产生的电荷就很少。反映到压电传感器上就是输出一个毫伏量级的信号,此信号微弱,难以输出有效信号,不利于采集和传输,因此必须经过放大才有利于压电信号的采集、传输和分析。
电荷放大器的特点:高输入电阻,低噪声,放大倍数不能太高。电阻高才能保证输出的信号绝大部分是从传感器中获得的信号。
4. 压电传感器的工作原理图
压电传感器相比于另一种常见的应变式传感器,其优势在于:
1. 测量范围更宽,线性度极高。可在伺服电缸中标定两个量程使用,量程自动切换,只需更改程序号即可。
2. 具有更高的动态频响,可以测量从准静态过程到动态全过程,抓取瞬间急剧变化的力,其过程为us级别。
3. 刚性高,无形变,没有使用寿命限制。测量数据来源自真实的测量结果。
4. 对于力的测量,既可以测量压力,也可以测量拉力
5. 压电传感器的工作原理是基于某些物质的
一、压力传感器的使用和设置:
压力传感器两线制,一根线连接电源正极,另一个线也就是信号线经过仪器连接到电源负极,这种是最简单的,压力传感器三线制是在两线制基础上加了一个线,这根线直接连接到电源的负极,较两线制麻烦一点。
四线制压力传感器肯定是两个电源输入端,另外两个是信号输出端。四线制的多半是电压输出而不是4~20mA输出,4~20mA的叫压力变送器,多数做成两线制的。压力传感器的信号输出有些是没有经过放大的,满量程输出只有几十毫伏,而有些压力传感器在内部有放大电路,满量程输出为0~2V。
至于怎么接到显示仪表,要看仪表的量程是多大,如果有和输出信号相适应的档位,就可以直接测量,否则要加信号调整电路。五线制压力传感器与四线制相差不大,市面上五线制的传感器也比较少。
二、压力传感器的功能:
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。另有医用压力传感器。
扩展资料:
压力传感器的原理:
1、压阻式压力传感器:电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。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。
2、陶瓷压力传感器:陶瓷压力传感器基于压阻效应,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,由于压敏电阻的压阻效应;
使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号,标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等,可以和应变式传感器相兼容。
3、扩散硅压力传感器:扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应,利用压阻效应原理,被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上,使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,利用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
4、蓝宝石压力传感器::利用应变电阻式工作原理,采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件,具有无与伦比的计量特性。因此,利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件,对温度变化不敏感,即使在高温条件下,也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;另外,硅-蓝宝石半导体敏感元件,无p-n漂移。
5、压电式压力传感器: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。