壓力式力傳感器

1、壓電式力傳感器的設(shè)計魏代明 壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)，在工業(yè)中有著不可少的作用。壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。壓電式壓力傳感器的原理 壓電式壓力傳感器的原理主要是壓電效應(yīng)，它是利用電氣元件和其他機械把待測的壓力轉(zhuǎn)換成為電量，再進行相關(guān)測量工作的測量精密儀器，比如很多壓力變送器和壓力傳感器。壓電傳感器不可以應(yīng)用在靜態(tài)的測量當(dāng)中，原

2、因是受到外力作用后的電荷，當(dāng)回路有無限大的輸入抗阻的時候，才可以得以保存下來。但是實際上并不是這樣的。因此壓電傳感器只可以應(yīng)用在動態(tài)的測量當(dāng)中。它主要的壓電材料是：磷酸二氫胺、酒石酸鉀鈉和石英。而石英呢，其實是一種天然的晶體，而壓電效應(yīng)就是在此晶體的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的。在規(guī)定的范圍里，壓電性質(zhì)是不會消失，而是一直存在的。但是如果溫度在這個規(guī)定的范圍之外，壓電性質(zhì)就會徹底地消失不見。 當(dāng)應(yīng)力發(fā)生變化的時候，電場的變化很小很小，其他的一些壓電晶體就會替代石英。酒石酸鉀鈉，它是具有很大的壓電系數(shù)和壓電靈敏度的，但是，它只可以使用在室內(nèi)的濕度和溫度都比較低的地方。磷酸二氫胺是一種人造晶體，它可以在很高的濕度

3、和很高的溫度的環(huán)境中使用，所以，它的應(yīng)用是非常廣泛的。隨著技術(shù)的發(fā)展，壓電效應(yīng)也已經(jīng)在多晶體上得到應(yīng)用了。例如：壓電陶瓷，鈮鎂酸壓電陶瓷、鈮酸鹽系壓電陶瓷和鈦酸鋇壓電陶瓷等等都包括在內(nèi)。壓電式壓力傳感器的特點 以壓電效應(yīng)為工作原理的傳感器，是機電轉(zhuǎn)換式和自發(fā)電式傳感器。它的敏感元件是用壓電的材料制作而成的，而當(dāng)壓電材料受到外力作用的時候，它的表面會形成電荷，電荷會通過電荷放大器、測量電路的放大以及變換阻抗以后，就會被轉(zhuǎn)換成為與所受到的外力成正比關(guān)系的電量輸出。它是用來測量力以及可以轉(zhuǎn)換成為力的非電物理量，例如：加速度和壓力。它有很多優(yōu)點：重量較輕、工作可靠、結(jié)構(gòu)很簡單、信噪比很高、靈敏度很高以

4、及信頻寬等等。但是它也存在著某些缺點：有部分電壓材料忌潮濕，因此需要采取一系列的防潮措施，而輸出電流的響應(yīng)又比較差，那就要使用電荷放大器或者高輸入阻抗電路來彌補這個缺點，讓儀器更好地工作。傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、頂蓋2、敏感元件3、導(dǎo)電片4、基座5、外壁6、預(yù)緊螺釘測量電路 壓電傳感器用高保真高阻抗放大器(OPA604) 在自控系統(tǒng)或一些檢測系統(tǒng)中，常應(yīng)用壓電器件作為傳感器，借以實現(xiàn)將非電量變?yōu)殡娦盘枺@類傳感器等效的信號源具有內(nèi)阻極高且信號很微弱的特點，因而也必須配接高輸入阻抗的放大電路，而且放大電路還必須具有精確放大微弱信號的能力。如圖給出了高保真運放OPA604構(gòu)成的放大電路。該電路采用同相輸入方式