各類型的傳感器介紹(一)
目前,被人們所關注傳感器的類型: 壓力傳感器、稱重傳感器、光電傳感器、位移傳感器、超聲波傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、光纖傳感器。
一、壓力傳感器
壓力傳感器、壓力變送器的種類及選用
壓力傳感器及壓力變送器分為表壓、絕壓、差壓等種類。常見0.1、0.2、0.5、1.0等精度等級。可測量的壓力范圍很寬,小到幾十毫米水柱,大的可達上百兆帕。不同種類壓力傳感器及壓力變送器的工作溫度范圍也不同,常分成0~70℃、-25~85℃、-40~125℃、-55~150℃幾個等級,某些特種壓力傳感器的工作溫度可達400~500℃。
壓力傳感器及壓力變送器基于不同的材料及結構設計有著不同的防水性能及防爆等級,接液腔體由于材料、形狀的差異可測量的流體介質種類也不同,常分為干燥氣體、一般液體、酸堿腐蝕溶液、可燃性氣液體、粘稠及特殊介質。壓力傳感器及壓力變送器作為一次儀表需與二次儀表或計算機配合使用,壓力傳感器及壓力變送器常見的供電方式為:DC 5V、12V、24V、±12V等,輸出方式有:0~5V、1~5V、0.5~4.5V、0~10mA、 0~20mA、 4~20mA等及RS232、RS485等與計算機的接口。
用戶在選擇壓力傳感器及壓力變送器時,應充分了解壓力測量系統的工況,根據需要合理選擇,使系統工作在*佳狀態,并可降低工程造價。
壓力傳感器常見精度參數及試驗設備
傳感器靜態標定設備:活塞壓力計:精度優于0.05% 數字壓力表: 精度優于0.05% 直流穩壓電源: 精度優于0.05%。
傳感器溫度檢驗設備:高溫試驗箱:溫度從0℃~+250℃溫度控制精度為±1℃,低溫試驗箱:溫度能從0℃~-60℃溫度控制精度為±1℃
傳感器靜態性能試驗項目:零點輸出、滿量程輸出、非線性、遲滯、重復性、零點漂移、超復荷。
傳感器環境試驗項目:零點溫度漂移、靈敏度漂移、零點遲滯、靈敏度遲滯。(檢查產品在規定的溫度范內對溫度的適應能力,此項參數對精度影響極為重要)
壓力傳感器使用注意事項
壓力傳感器及壓力變送器在安裝使用前應詳細閱讀產品樣本及使用說明書,安裝時壓力接口不能泄露,確保量程及接線正確。壓力傳感器及壓力變送器的外殼一般需接地,信號電纜線不得與動力電纜混合鋪設,壓力傳感器及壓力變送器周圍應避免有強電磁干擾。壓力傳感器及壓力變送器在使用中應按行業規定進行周期檢定。
壓力傳感器是工業實踐中*為常用的一種傳感器,其廣泛應用于各種工業自控環境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、**、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業,簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用:
1、應變片壓力傳感器原理與應用
力學傳感器的種類繁多,如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應用*為廣泛的是壓阻式壓力傳感器,它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。
在了解壓阻式力傳感器時,我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用*多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上,當基體受力發生應力變化時,電阻應變片也一起產生形變,使應變片的阻值發生改變,從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小,一般這種應變片都組成應變電橋,并通過后續的儀表放大器進行放大,再傳輸給處理電路(通常是A/D轉換和CPU)顯示或執行機構。
金屬電阻應變片的內部結構:由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據不同的用途,電阻應變片的阻值可以由設計者設計,但電阻的取值范圍應注意:阻值太小,所需的驅動電流太大,同時應變片的發熱致使本身的溫度過高,不同的環境中使用,使應變片的阻值變化太大,輸出零點漂移明顯,調零電路過于復雜。而電阻太大,阻抗太高,抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。
電阻應變片的工作原理:金屬電阻應變片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生阻值變化的現象,俗稱為電阻應變效應。
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生變化,從上式中可很容易看出,其電阻值即會發生改變,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。