组合式压力传感器 组合式压力传感器的优缺点

传感器的基本原理

传感器的基本原理

组合式压力传感器 组合式压力传感器的优缺点

传感器的基本原理，很多的设备包括一些大型的器械都是由多个传感器组装而成的，不同的传感器的作用也是不一样的，传感器的种类有非常的多种多样啊，以下分享传感器的基本原理。

传感器的基本原理1

传感器有哪些类型

一、按用途

压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。

二、按原理

振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等；

三、按输出信号

1、模拟传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号；

2、数字传感器：将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）；

3、膺数字传感器：将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出（包括直接或间接转换）；

4、开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

四、按其制造工艺

1、集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的，通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上；

2、薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底（基板）上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上；

3、厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形；

4、陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺（溶胶、凝胶等）生产，完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。

五、按测量目

1、物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的；

2、化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的；

3、生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。

六、按其构成

1、基本型传感器：是一种基本的单个变换装置；

2、组合型传感器：是由不同单个变换装置组合而构成的传感器；

3、应用型传感器：是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。

七、按作用形式

1、主动型传感器又有作用型和反作用型，此种传感器对被测对象能发出一定探测信号，能检测探测信号在被测对象中所产生的变化

或者由探测信号在被测对象中产生某种效应而形成信号，检测探测信号变化方式的称为作用型，检测产生响应而形成信号方式的称为反作用型，雷达与无线电频率范围探测器是作用型实例，而光声效应分析装置与激光分析器是反作用型实例；

2、被动型传感器只是接收被测对象本身产生的信号，如红外辐射温度计、红外摄像装置等。

传感器的基本原理2

工作原理

首先向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈。由基准电源与双运放组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源。

当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的'mV级的应变信号通过仪表放大器放大成1.5v±1v的强信号，再通过V/F转换器变换成频率信号

通过信号环形变压器从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。

传感器工作原理

由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。

传感器的基本原理3

三种传感器工作原理

1、压电压力传感器

压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。

压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。但是实际上并不是这样的。因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。

它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。压电效应就是在石英上发现的。

当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。

磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。

以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。它的敏感元件是用压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。

它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：

加速度和压力。它有很多优点：重量较轻、工作可靠、结构很简单、信噪比很高、灵敏度很高以及信频宽等等。

但是它也存在着某些缺点：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施，而输出电流的响应又比较，那就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点，让仪器更好地工作。

2、压阻压力传感器

压阻压力传感器主要基于压阻效应（Piezoresistive effect）。压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于上述压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。

大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。其中半导体材料中的压阻效应远大于金属。由于硅是现今集成电路的主要，以硅制作而成的压阻性元件的应用就变得非常有意义。

的电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变，而且也来自材料本身与应力相关的电阻，这使得其程度因子大于金属数百倍之多。N型硅的电阻变化主要是由于其三个导带谷对的位移所造成不同迁移率的导带谷间的载子重新分布，进而使得电子在不同流动方向上的迁移率发生改变。

其次是由于来自与导带谷形状的改变相关的等效质量（effective mass）的变化。在P型硅中，此现象变得更复杂，而且也导致等效质量改变及电洞转换。

压阻压力传感器一般通过引线接入惠斯登电桥中。平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态（称为零位），当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。

若给电桥加一个恒定电流或电压电源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。电桥检测出电阻值的变化

经过放大后，再经过电压电流的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性校正环路的补偿，即产生了输入电压成线性对应关系的4～20mA的标准输出信号。

为减小温度变化对芯体电阻值的影响，提高测量精度，压力传感器都采用温度补偿措施使其零点漂移、灵敏度、线性度、稳定性等技术指标保持较高水平。

3、电容式压力传感器

电容式压力传感器是一种利用电容作为敏感元件，将被测压力转换成电容值改变的压力传感器。这种压力传感器一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化

通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和动电容式压力传感器。

单电容式压力传感器由圆形薄膜与固定电极构成。薄膜在压力的作用下变形，从而改变电容器的容量，其灵敏度大致与薄膜的面积和压力成正比而与薄膜的张力和薄膜到固定电极的距离成反比。

另一种型式的固定电极取凹形球面状，膜片为周边固定的张紧平面，膜片可用塑料镀金属层的方法制成。这种型式适于测量低压，并有较高过载能力。还可以采用带活塞动极膜片制成测量高压的单电容式压力传感器。

这种型式可减小膜片的直接受压面积，以便采用较薄的膜片提高灵敏度。它还与各种补偿和保护部以及放大电路整体封装在一起，以便提高抗干扰能力。这种传感器适于测量动态高压和对飞行器进行遥测。单电容式压力传感器还有传声器式（即话筒式）和听诊器式等型式。

动电容式压力传感器的受压膜片电极位于两个固定电极之间，构成两个电容器。在压力的作用下一个电容器的容量增大而另一个则相应减小，测量结果由动式电路输出。它的固定电极是在凹曲的玻璃表面上镀金属层而制成。过载时膜片受到凹面的保护而不致破裂。

动电容式压力传感器比单电容式的灵敏度高、线性度好，但加工较困难（特别是难以保证对称性），而且不能实现对被测气体或液体的隔离，因此不宜于工作在有腐蚀性或杂质的流体中。

应变式压力传感器主要采用哪些弹性元件

◆应变式压力传感器主要是利用弹性敏感元件和应变计将被测压力转换为相应电阻值变化的压力传感器。

按照弹性敏感元件结构的不同,应变式压力传感器大致可分为应变管式、膜片式、应变梁式和组合式4种。下面分别就4种应变式压力传感器分别作介绍。

1)应变管式

又称应变筒式。它的弹性敏感元件为一端封闭的薄壁圆筒，其另一端带有法兰与被测系统连接。在筒壁上贴有2片或4片应变片，其中一半贴在实心部分作为温度补偿片,另一半作为测量应变片。当没有压力时 4片应变片组成平衡的全桥式电路;当压力作用于内腔时,圆筒变形成“腰鼓形”,使电桥失去平衡,输出与压力成一定关系的电压。这种传感器还可以利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片传递被测压力。应变管式压力传感器的结构简单、制造方便、适用性强，在、炮弹和火炮的动态压力测量方面有广泛应用。

2)膜片式

它的弹性敏感元件为周边固定圆形金属平膜片。膜片受压力变形时，中心处径向应变和切向应变均达到正的值，而边缘处径向应变达到负的值，切向应变为零。因此常把两个应变片分别贴在正负应变处，并接成相邻桥臂的半桥电路以获得较大灵敏度和温度补偿作用。采用圆形箔式应变计则能限度地利用膜片的应变效果。这种传感器的非线性较显著。膜片式压力传感器的新产品是将弹性敏感元件和应变片的作用集于单晶硅膜片一身，即采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电阻条，并采用周边固定结构制成的固态压力传感器。

3)应变梁式

测量较小压力时，可采用固定梁或等强度梁的结构。一种方法是用膜片把压力转换为力再通过传力杆传递给应变梁。两端固定梁的应变处在梁的两端和中点，应变片就贴在这些地方。这种结构还有其他形式，例如可采用悬梁与膜片或波纹管构成。

4)组合式

在组合式应变压力传感器中，弹性敏感元件可分为感受元件和弹性应变元件。感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变敏感的部位，而应变片则贴在弹性应变元件的应变处。实际上较复杂的应变管式和应变梁式都属于这种型式。感受元件有膜片、膜盒、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、Π形梁、 环形梁、薄壁筒等。它们之间可根据不同需要组合成多种型式。 应变式压力传感器主要用来测量流动介质动态或静态压力，例如动力管道设备的进出口气体或液体的压力、内燃机管道压力等等。

应变片压力传感器的基本原理

工作原理：

应变片式压力传感器是电阻式压力传感器的一种，其通过粘结在弹性元件上的应变片的阻值变化来测量压力值的。用于力、扭矩。、张力、位移、转角、速度、加速度和振幅等测量。

电阻应变式压力传感器所运用的基本原理是电阻的应变效应：导体受机械变形时，其电阻值发生变化，称为“应变效应”。

扩展资料：

应变式压力传感器应用：

应变式压力传感器是压力传感器中应用比较多的一种传感器，它一般用于测量较大的压力，广泛应用于测量管道内部压力、内燃机燃气的压力、压和喷射压力、发动机和试验中的脉动压力，以及各种领域中的流体压力等。

电阻应变式压力传感器结构：

膜片式、筒式、组合式。其中膜片式适用于低压测量；筒式适用于高压测量。

电阻应变式压力传感器工作方式：

通过不平衡电桥把电阻的变化转换成电流或电压信号的输出。

参考资料来源：百度百科——应变片式压力传感器

力传感器的主要分类

在筒壁上贴有2片或4片应变片，其中一半贴在实心部分作为温度补偿片,另一半作为测量应变片。当没有压力时 4片应变片组成平衡的全桥式电路;当压力作用于内腔时,圆筒变形成“腰鼓形”,使电桥失去平衡,输出与压力成一定关系的电压。这种传感器还可以利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片传递被测压力。应变管式压力传感器的结构简单、制造方便、适用性强，在、炮弹和火炮的动态压力测量方面有广泛应用。 在组合式应变压力传感器中，弹性敏感元件可分为感受元件和弹性应变元件。感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变敏感的部位，而应变片则贴在弹性应变元件的应变处。实际上较复杂的应变管式和应变梁式都属于这种型式。感受元件有膜片、膜盒、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、Π形梁、 环形梁、薄壁筒等。它们之间可根据不同需要组合成多种型式。 应变式压力传感器主要用来测量流动介质动态或静态压力，例如动力管道设备的进出口气体或液体的压力、内燃机管道压力等等。

力传感器类型 不同的类型不同的功能

传感器的种类多种多样，而且传感器采用的原理也是多种多样的，不知道大家有没有听说过力传感器，它也是传输信息的一种感应器，力传感器的组成简单就由三部分组成，但是它的质量特别好，并且应用非常广泛，在很多的测量方面的工作上都有应用，并且力传感器的种类类型也是多种多样的，它们的应用也是各不相同的，但是都属于传感器这一类，小兔来具体大介绍一下它们。

应变管式

在筒壁上贴有2片或4片应变片，其中一半贴在实心部分作为温度补偿片,另一半作为测量应变片。当没有压力时 4片应变片组成平衡的全桥式电路;当压力作用于内腔时,圆筒变形成“腰鼓形”,使电桥失去平衡,输出与压力成一定关系的电压。这种传感器还可以利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片传递被测压力。应变管式压力传感器的结构简单、制造方便、适用性强，在、炮弹和火炮的动态压力测量方面有广泛应用。

膜片式

它的弹性敏感元件为周边固定圆形金属平膜片。膜片受压力变形时，中心处径向应变和切向应变均达到正的值，而边缘处径向应变达到负的值，切向应变为零。因此常把两个应变片分别贴在正负应变处，并接成相邻桥臂的半桥电路以获得较大灵敏度和温度补偿作用。采用圆形箔式应变计(见电阻应变计)则能限度地利用膜片的应变效果。这种传感器的非线性较显著。膜片式压力传感器的新产品是将弹性敏感元件和应变片的作用集于单晶硅膜片一身，即采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电阻条，并采用周边固定结构制成的固态压力传感器(见压阻式传感器)。

应变梁式

测量较小压力时，可采用固定梁或等强度梁的结构。一种方法是用膜片把压力转换为力再通过传力杆传递给应变梁。图3中两端固定梁的应变处在梁的两端和中点，应变片就贴在这些地方。这种结构还有其他形式，例如可采用悬梁与膜片或波纹管构成。

组合式

在组合式应变压力传感器中，弹性敏感元件可分为感受元件和弹性应变元件。感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变敏感的部位，而应变片则贴在弹性应变元件的应变处。实际上较复杂的应变管式和应变梁式都属于这种型式。感受元件有膜片、膜盒、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、Π形梁、 环形梁、薄壁筒等。它们之间可根据不同需要组合成多种型式。 应变式压力传感器主要用来测量流动介质动态或静态压力，例如动力管道设备的进出口气体或液体的压力、内燃机管道压力等等。

力传感器的分类也是很多的，它可以分个六个不同的方式进行传递信息，在使用过程中力传感器可能会出现一些故障，或直接导致传感器损坏不能使用，那么我们就要对它进行更换，我们在更换时要注意，将现在的力传感器的位置与原来得力传感器的位置进行重合，千万不要私自变换它的位置。还有就是我们要根据自己的需求，去挑选购买适合自己的力传感器。

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压力传感器常用的类型有哪几种？

压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、压传感器和绝压传感器。根据结构与原理的不同，可分为：应变式、压阻式、电容式、压电式、振频式压力传感器等。此外还有光电式、光纤式、超声式压力传感器等。

1、应变式压力传感器

应变式压力传感器是一种通过测量各种弹性元件的应变来间接测量压力的传感器。根据制作材料的不同，应变元件可以分为金属和半导体两大类。应变元件的工作原理基于导体和半导体的“应变效应”，即当导体和半导体材料发生机械变形时，其电阻值将发生变化。

2、压阻式压力传感器

压阻压力传感器是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。它又称为扩散硅压阻压力传感器，它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力，而是直接通过硅膜片感受被测压力的。

3、电容式压力传感器

电容式压力传感器是一种利用电容作为敏感元件，将被测压力转换成电容值改变的压力传感器。这种压力传感器一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和动电容式压力传感器。

4、压电式压力传感器

压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。