传感器和检测技术第5章 压力传感器.pptVIP

* * 敏感栅是转换元件，它把感受到的应变转换为电阻变化； 金属电阻应变片的敏感栅有丝式和箔式两种 丝式：由直径0.01～0.05mm的电阻丝平行排列而成。 箔式：利用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅， 其厚度一般为0.003~0.01mm，可制成各种形状的敏感栅（即应变花），其优点是表面积和截面积之比大，散热性能好，允许通过的电流较大，可制成各种所需的形状，便于批量生产。 * * * * * * * * * * * * * 5.5 压电式传感器及其在压力检测中的应用 5.5.1 压电效应 5.5.2 压电式压力传感器的应用 压电效应 压电效应:当某些物质沿某一方向施加压力或拉力时,会产生变形,此时这种物质的两个表面将产生符号相反的电荷.当外力去掉后,它又重新回到不带电状态. 顺压电效应:Q=dF Q：压电材料某表面的电荷量 d:压电系数 F：外力 逆压电效应: 5.5.1 压电效应 图5-21 压电式压力传感器 5.6 电感式传感器及其在压力检测中的应用 5.6.1 电感式传感器的工作机理 5.6.2 电感式传感器在弹性压力检测中的应用 电感式传感器 电磁感应 被测非电量 自感系数L 互感系数M 测量电路 U、I、f 自感式传感器 互感式传感器 电涡流式传感器 5.6 电感式传感器及其在压力检测中的应用 5.6.1 电感式传感器的工作机理 5.6.2 电感式传感器在弹性压力检测中的应用 5.6.1 电感式传感器的工作机理 1. 自感式电感传感器 （1）工作原理 （a）变间隙型 （b）变面积型 图5-22 自感传感器原理 根据对电感的定义，线圈中电感量可由下式确定： 式中：Ψ——线圈总磁链； I——通过线圈的电流； W——线圈的匝数； φ——穿过线圈的磁通。 由磁路欧姆定律， 得 ： 式中, Rm为磁路总磁阻。 对于变隙式传感器， 因为气隙很小，所以可以认为气隙中的磁场是均匀的。 若忽略磁路磁损， 则磁路总磁阻为 式中： μ1——铁芯材料的导磁率； μ2——衔铁材料的导磁率； l1——磁通通过铁芯的长度； l2——磁通通过衔铁的长度； S1——铁芯的截面积； S2——衔铁的截面积； μ0——空气的导磁率； S0——气隙的截面积； δ——气隙的厚度。 通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻， 即 总结： 如果S不变，则L～ ，变间隙式 如果 不变，则L～ S ，变面积式 差动变间隙式电感传感器 （2）自感式电感传感器的测量电路 （a）双臂采用纯电阻 （b）双臂采用变压器的二次侧绕组（c）双臂采用紧耦合电感线圈 图5-23 交流电桥的几种常用形式 （2）自感式电感传感器的测量电路 （b）双臂采用变压器的二次侧绕组 图5-23 交流电桥的几种常用形式 2. 互感式传感器（差动变压器） 将被测量的变化转换为互感系数（M）变化的传感器称为互感传感器。 由于互感传感器的本质是一个变压器，又常常做成差动形式，所以又把互感传感器称为差动变压器。 （1）差动变压器的结构类型 （a）衔铁平板式 （b）螺管式 （c）转角式 图5-24 互感传感器结构 （2）差动变压器的工作原理 当次级开路时，初级绕组的交流电流为： 次级绕组的感应电动势为： 由于次级绕组反向串接，故差动变压器输出电压为 其有效值为 ① 铁芯处于中间位置时，M1 = M2 = M，U0 = 0 ② 铁芯上升时，M1= M +ΔM，M2= M -ΔM ③ 铁芯下降时，M1 = M -ΔM，M2 = M +ΔM 与U1同极性 与U2同极性 图5-26 差动变压器的输出特性 5.6.2 电感式传感器在弹性压力检测中的应用 1. 自感式传感器在弹性压力检测中的应用 图5-27 电感式弹性压力传感器 2. 差动变压器在弹性压力检测中的应用 图5-28 差动变压器式弹性压力传感器 5.7 其它压力传感器的应用 5.7.1 霍尔式压力传感器 5.7.2 谐振式压力传感器 5.7.3 智能压力传感器接口芯片及其应用 5.7.1 霍尔式压力传感器 霍尔式压力传感器测压的实质是利用霍尔片实现压力-位移-霍尔电势的转换。 霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔