第六章 压力(力)的测试PPT.ppt

1）注意传感器及连接电缆线的输出阻抗、防潮防湿； 2）传感器灵敏度的归一化处理； 3）注意电荷放大器的上、下限频率选择； 4）电荷放大器的 “工作”及“复位”开关的位置； 5）要注意全系统的共地。 使用注意事项： 由于压电加速度计是高阻抗输出产品，配套的电荷放大器也必须与之匹配，输入阻抗一般均大于109，如要得到良好的低频测量效果和低噪声，甚至要大于1012以上。 需要注意的是电荷放大器的灵敏度设置问题——归一化 。将电荷放大器上的传感器灵敏度选择旋钮设置为所使用的传感器灵敏度系数的值，即传感器灵敏度归一化。 （前面板上端的三个波段开关 设置） 中间的一个波段开关是用来选择被测的振动加速度和电荷放大器的输出电压的比例系数（即工程单位）而设定的选择旋钮。归一化后，工程单位旋钮所对应的挡位值，即为被测量值和电荷放大器输出电压的比例系数，如测得电荷放大器输出电压的大小，可用此系数直接计算得到所测量参量的大小。 例如： 某压电式压力传感器的灵敏度为：20pC/MPa。 按照压电加速度传感器的灵敏度调节电荷放大器的输入灵敏度，这个工作叫归一化。 调节输出增益为100mv，则每MPa输出100mv，调节为10mv则每MPa输出10mv。 §6-4 压阻式测压法 固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。硅平膜片上的扩散电阻通常构成桥式测量电路，相对的桥臂电阻是对称布置的，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所受压力成对应关系。 硅平膜片在圆形硅杯的底部，其两边有两个压力腔，分别输入被测差压或被测压力与参考压力。髙压腔接被测压力，低压腔与大气连通或接参考压力。膜片上的两对电阻中，一对位于受压应力区，另一对位于受拉应力区。 压阻式压力测量系统组成 被测压力 压阻式压力传感器 压力标定机 电压放大器 测量记录仪器 被测压力 压阻式压力传感器 压力标定机 电阻应变仪 测量记录仪器 电容式测压方法同上 电感式测压方法同上 电容式压力测量系统组成——微小压力（力） 被测压力 电容式压力传感器 压力标定机 放大器 测量记录仪器 放大器： 交流桥路 调制放大器（频率调制、脉宽调制） 补充：电容测量系统的主要性能、特点 （一）? 主要性能 1、? 静态灵敏度 是被测量缓慢变化时传感器电容变化量与引起其变化的被测量变化之比。对于变极距型其静态灵敏度kg为 可见其灵敏度是初始极板间距的函数，同时还随被测量而变化。减小δ可以提高灵敏度。但δ过小易导致电容器击穿（空气的击穿电压为3kV／mm）。可在极间加一层云母片（其击穿电压大于 103kV/mm）或塑料膜来改善电容器耐压性能。一般δ＝0.1～1mm左右， Δδ/δ≈0.01～0.1。 实际应用中，为了提高传感器的灵敏度、增大线性工作范围和克服外界条件（如电源电压、环境温度等）的变化对测量精度的影响，常常采用差动型电容式传感器。 此类电容传感器仅适于微小位移的测量（0.01μm～数百微米）；非接触测量。 对于变面积型其静态灵敏度为 常用于测量电介质的厚度、位移、液位，还可根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量改变而改变来测量温度、湿度、容量等。 显然，输出电容?C与被测量之间是非线性关系。 只有当(?δ/δ1时，略去各非线性项后才能得到近似线性关系为C＝C0(?δ/δ)。由于δ取值不能大，否则将降低灵敏度，因此变极距型电容式传感器常工作在一个较小的范围内（1cm至零点几mm），而且?δ最大应小于极板间距δ的1/5～1/10。 2、非线性 对变极距型电容式传感器，当极板间距变化时，其电容量的变化： 可见，差动式的非线性得到很大改善，灵敏度也提高了一倍。 如果电容式传感器输出量采用容抗XC=1/(ωC) ，那么被测量?δ就与?XC成线性关系，不需要满足?δ δ这一要求了。 在忽略边缘效应时，变面积型和变介电常数型（测厚除外）电容式传感器具有很好的线性，但实际上由于边缘效应引起极板或极筒间电场分布不均匀，导致非线性问题仍然存在，且灵敏度下降，但比变极距型好得多。 采用差动形式，并取两电容之差为输出量?C （二）?? 特点 1．温度稳定性好 传感器的电容值一般与电极材料无关，仅取决于电极的几何尺寸，