菲索AFRISO压力传感器.docx

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菲索AFRISO压力传感器

菲索AFRISO压力传感器

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。

另有医用压力传感器。

彪贺（上海）仪器仪表有限公司，是一家集研发、生产、销售为一体的压力传感器厂家，公司专业研制和生产传感器、变送器、自动化仪器仪表、工业控制系统，也可以根据客户的需求提供专业化的开发和测试解决方案。

为确保我们的产品和技术服务的有效性、规范化和流程化，确保最大限度的顾客满意度，我们严格按照ISO9000质量保证体系来实现公司内部的严密管理程序和顾客端的灵活优化服务水平.

中文名称

压力传感器

外文名称

Pressuresensor

输出信号

4-20ma、0-10V等

基本简介

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，一般普通压力传感器的输出为模拟信号，模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。

或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。

而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。

我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。

某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。

科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。

压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。

其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。

由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。

而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。

磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。

在现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。

实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。

压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。

它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。

压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。

压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。

也可以用于军事工业，压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广。

除了压电传感器之外，还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器，利用应变效应的应变式传感器等，这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料，在不同的场合能够发挥它们独特的用途。

工作原理

半导体压电阻

半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片表面形成半导体变形压力，通过外力（压力）使薄片变形而产生压电阻抗效果，从而使阻抗的变化转换成电信号。

静电容量型压力传感器

静电容量型压力传感器，是将玻璃的固定极和硅的可动极相对而形成电容，将通过外力（压力）使可动

极变形所产生的静电容量的变化转换成电气信号。

（E8Y的动作原理便是静电容量方式，其他机种采用半导体方式）。

基本要点

一、正确安装安装方法

通常高温熔体压力传感器的损坏都是由于其安装位置不恰当而引起的，如果将传感器强行安装在过小的孔或形状不规则的孔中，就有可能造成传感器的震动膜受到冲击而损坏，选择合适的工具加工安装孔，有利于控制安装孔的尺寸，另外，合适的安装扭矩有利于形成良好的密封，但是如果安装扭矩过高就容易引起高温熔体压力传感器的滑脱，为防止这种现象发生，通常在传感器安装之前在其螺纹部分上涂抹防脱化合物。

（1）通过适当的仪表，在普通大气压和标准温度条件下，核实压力传感器的频率反应值。

（2）核实压力传感器的编码与相应的频率反应信号的正确性。

二、确定具体安装位置

为了确定压力传感器的编号和具体安装位置，需按充气网的各个充气段来考虑。

（1）压力传感器必须沿着线缆进行安装，最好安装在线缆接头处。

（2）每条线缆装设压力传感器不少于4个，靠近电话局的两个压力传感器，相距不应大干200m。

（3）每条线缆的始端和末端分别安装1个。

（4）每条线缆的分支点应装1个，如果两个分支点相距较近（小于100m），可只装1个。

（5）线缆敷设方式（架空、地下）改变处应装1个

（6）对无分支的线缆，因垒线的线缆程式一致，压力传感器的安装隔距不大干500m，并使其总数不少于4个。

（7）为了便于确定压力传感器故障点，除在起点安装压力传感器外，距起点150~200m处，还要另外安装1个当然在设计中，一定要考虑经济与技术的因素，在不需要安装压力传感器的地方，则应不必安装。

三、检查安装孔的尺寸

如果安装孔的尺寸不合适，高温熔体压力传感器在安装过程中，其螺纹部分就很容易受到磨损，这不仅会影响设备的密封性能，而且使传感器不能充分发挥作用，甚至还可能产生安全隐患。

只有合适的安装孔才能够避免螺纹的磨损（螺纹工业标准1/2-20UNF2B），通常可以采用安装孔测量仪对安装孔进行检测，以做出适当的调整。

性能参数

压力传感器的种类繁多，其性能也有较大的差异，如何选择较为适用的传感器，做到经济、合理。

1.额定压力范围

额定压力范围是满足标准规定值的压力范围。

也就是在最高和最低压力之间，传感器输出符合规定工作特性的压力范围。

在实际应用时传感器所测压力在该范围之内。

现在传感器的最高测量能够达到300MPa或以上。

2.最大压力范围

最大压力范围是指传感器能长时间承受的最大压力，且不引起输出特性永久性改变。

特别是半导体压力传感器，为提高线性和温度特性，一般都大幅度减小额定压力范围。

因此，即使在额定压力以上连续使用也不会被损坏。

一般最大压力是额定压力最高值的2－3倍。

3.损坏压力

损坏压力是指能够加工在传感器上且不使传感器元件或传感器外壳损坏的最大压力。

4.线性度

线性度是指在工作压力范围内，传感器输出与压力之间直线关系的最大偏离。

5.压力迟滞

为在室温下及工作压力范围内，从最小工作压力和最大工作压力趋近某一压力时，传感器输出之差。

6.温度范围

压力传感器的温度范围分为补偿温度范围和工作温度范围。

补偿温度范围是由于施加了温度补偿，精度进入额定范围内的温度范围。

工作温度范围是保证压力传感器能正常工作的温度范围。

选型指南

压力传感器是一种将压力变量转换为可传送的标准化输出信号的计量器具，而且其输出信号与压力变量之间有一给定的连续函数关系。

主要用于工业过程压力参数的测量和控制。

1、确认测量压力的类型。

压力类型主要有表压、绝压、差压等;表压是指以大气压力为基准，小于或大于大气压力的压力;绝压是指以绝对压力零位为基准，高于绝对压力零位的压力;差压是指两个压力之间的差值。

2、确认待测压力范围。

一般情况下，按实际测量压力为压力传感器测量范围的80%选型。

3、确认系统的最大过载。

系统的最大过载应小于压力传感器的过载保护极限，否则会影响产品的使用寿命甚至损坏产品。

美国精量压力传感器都有2倍测量范围的过载保护。

4、确认准确度等级。

压力传感器的测量误差按准确度等级进行划分，不同的准确度对应不同的基本误差限;实际应用中，根据测量误差的控制要求并本着适用经济的原则进行选型。

5、确认工作温度范围。

测量介质温度应处于压力传感器工作温度范围内，如超温使用，将会产生较大的测量误差并影响使用寿命;在压力传感器的生产过程中，会对温度影响进行测量和补偿，以确保产品受温度影响产生的测量误差处于准确度等级要求的范围内。

在温度较高的场合，可以考虑选择高温型压力传感器或采取安装冷凝管、散热器等辅助降温措施。

6、确认测量介质与接触材质的兼容性。

在某些测量场合，测量介质具有腐蚀性，此时需选用与测量介质兼容的材料或进行特殊的工艺处理，确保压力传感器不被损坏。

7、确认压力接口形式。

8、确认供电电源和输出信号。

9、确认现场工作环境情况及其它。

需了解是否存在振动以及电磁干扰等，并在压力传感器选型时提供相关信息，以便采取相应处理;在选型时，其他如电气连接方式等也应根据情况予以考虑。

应变特点

压力传感器的测量范围比电感式传感器大一倍，它不仅能检测金属目标，而且还能检测电介质，如纸、玻璃、木材和塑料等，甚至可以通过墙壁或纸壳进行检测。

由于人体在低频下相当于电导体，因此也出现了用于人的颤抖测量和防盗报警。

在测量构件应变时，直接将应变片黏贴在构件上即可，但若要测量力、压力、加速度等信号，应先将这些物理量转变成应变，然后用应变片测量，比直接测量时多了一个转换过程，完成这种转换过程的原件通常称为弹性原件，因此，应变式传感器通常由弹性敏感原件和应变计两部分构成。

弹性敏感原件是传感器的核心部件，要求弹性原件弹性储能高，通常表示为弹性材料储存变形功而不发生永久变形的能力。

压力传感器具有良好的机械加工和热处理性能，具有较强的抗压强度。

受温度影响小等特性，正确选择弹性敏感原件及应变计桥路是提高应变式传感器的重要途径：

1、测量范围光精度高

测力传感器可测0.01--1000000N的力，精度可达到0.05%FS以上;压力传感器可测0.1-1000000的压力，精度可达到0.1%FS。

2、性能可靠，寿命长

如称重式机械杠杆称，由于杠杆、刀口等部分互相摩擦产生损耗和变形，欲长期保持其精度是相当困难的，采用电阻应变式称重传感器制成的电子泵、汽车衡、轨道衡等，能在恶劣的环境条件下长期稳定工作。

3、频率响应特性极好

压力传感器一般电阻应变计响应时间为0.01MS，半导体应变计可达到0.001MS如能在弹性原件上采取措施则由他们构成的应变式传感器可测几十千赫甚至上百千赫的动态过程。

其他特点

压力传感器的测量范围比电感式传感器大一倍，它不仅能检测金属目标，而且还能检测电介质，如纸、玻璃、木材和塑料等，甚至可以通过墙壁或纸壳进行检测。

由于人体在低频下相当于电导体，因此也出现了用于人的颤抖测量和防盗报警。

在测量构件应变时，直接将应变片黏贴在构件上即可，但若要测量力、压力、加速度等信号，应先将这些物理量转变成应变，然后用应变片测量，比直接测量时多了一个转换过程，完成这种转换过程的原件通常称为弹性原件，因此，应变式传感器通常由弹性敏感原件和应变计两部分构成。

弹性敏感原件是传感器的核心部件，要求弹性原件弹性储能高，通常表示为弹性材料储存变形功而不发生永久变形的能力。

压力传感器具有良好的机械加工和热处理性能，具有较强的抗压强度。

受温度影响小等特性，正确选择弹性敏感原件及应变计桥路是提高应变式传感器的重要途径：

1、测量范围光精度高，测力传感器可测0.01--1000000N的力，精度可达到0.05%FS以上;压力传感器可测0.1-1000000的压力，精度可达到0.1%FS。

2、性能稳定可靠，使用寿命长，如称重式机械杠杆称，由于杠杆、刀口等部分互相摩擦产生损耗和变形，欲长期保持其精度是相当困难的，采用电阻应变式称重传感器制成的电子泵、汽车衡、轨道衡等，能在恶劣的环境条件下长期稳定工作。

3、频率响应特性极好。

压力传感器一般电阻