應變式壓力傳感器分類、工作原理及其應用有哪些?

來源：南京愛爾傳感發(fā)布時間：2020-05-18 10:36 瀏覽量：

　　壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，應變式壓力傳感器是壓力傳感器中的一種類型，也被叫做電阻應變片壓力傳感器。它是利用彈性敏感元件和應變計，將被測壓力轉(zhuǎn)換為相應電阻值變化的壓力傳感器。今天就為大家介紹一下應變式壓力傳感器分類、工作原理及其應用。

應變式壓力傳感器分類

　　1、應變管式又稱應變筒式，它的彈性敏感元件為一端封閉的薄壁圓筒，其另一端帶有法蘭與被測系統(tǒng)連接。在筒壁上貼有2片或4片應變片，其中一半貼在實心部分作為溫度補償片，另一半作為測量應變片。

　　當沒有壓力時 4片應變片組成平衡的全橋式電路;當壓力作用于內(nèi)腔時，圓筒變形成“腰鼓形”，使電橋失去平衡，輸出與壓力成一定關系的電壓。這種傳感器還可以利用活塞將被測壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到應變筒上或通過垂鏈形狀的膜片傳遞被測壓力。應變管式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、適用性強，在火箭彈、炮彈和火炮的動態(tài)壓力測量方面有廣泛應用。

　　2、膜片式它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時，中心處徑向應變和切向應變均達到正的最大值，而邊緣處徑向應變達到負的最大值，切向應變?yōu)榱?。因此常把兩個應變片分別貼在正負最大應變處，并接成相鄰橋臂的半橋電路以獲得較大靈敏度和溫度補償作用。

　　采用圓形箔式應變計則能最大限度地利用膜片的應變效果。這種傳感器的非線性較顯著。膜片式壓力傳感器的最新產(chǎn)品是將彈性敏感元件和應變片的作用集于單晶硅膜片一身，即采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴散制作電阻條，并采用周邊固定結(jié)構(gòu)制成的固態(tài)壓力傳感器。

　　3、應變梁式測量較小壓力時，可采用固定梁或等強度梁的結(jié)構(gòu)。一種方法是用膜片把壓力轉(zhuǎn)換為力再通過傳力桿傳遞給應變梁。將兩端固定梁的最大應變處在梁的兩端和中點，應變片就貼在這些地方。這種結(jié)構(gòu)還有其他形式，例如可采用懸梁與膜片或波紋管構(gòu)成。

　　4、組合式在組合式應變壓力傳感器中，彈性敏感元件可分為感受元件和彈性應變元件。感受元件把壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到彈性應變元件應變最敏感的部位，而應變片則貼在彈性應變元件的最大應變處。實際上較復雜的應變管式和應變梁式都屬于這種型式。

　　感受元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等，彈性應變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、環(huán)形梁、薄壁筒等。它們之間可根據(jù)不同需要組合成多種型式。

應變式壓力傳感器工作原理

　　應變式壓力傳感器的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示：

　　式中：ρ——金屬導體的電阻率(Ω。cm2/m )

　　S ——導體的截面積(cm2 )

　　L ——導體的長度(m )

　　我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化(通常是測量電阻兩端的電壓)，即可獲得應變金屬絲的應變情況。