压力传感器(应变式测力传感器)由弹性体、电阻应变片、测量电路等构成,当压力传感器弹性体在外力的作用下产生形变,附着于弹性体上的电阻应变片随即弯曲,电阻应变片阻值发生变化,再经测量电路将阻值变化转换为电信号(一般为毫伏信号)。这个信号比较微弱,需把信号放大为标准电信号供PLC等装置采集使用,这样就需配放大器(变送器)或显示控制仪表把信号放大转换为标准模拟信号(电流:4-20mA,0-20mA;电压0-5V,0-10V等)数字信号(RS232/RS485等)。
霍尔压力传感器
霍尔压力传感器是基于某些半导体材料的霍尔效应制成的。霍尔效应是指当固体导体放置在一个磁场内,且有电流通过时,导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边,继而产生电压(霍尔电压)的现象。电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力。通过霍尔电压的极性,可证实导体内部的电流是由带有负电荷的粒子(自由电子)之运动所造成。
在导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得导线中的电子受到洛伦兹力而聚集,从而在电子聚集的方向上产生一个电场,此电场将会使后来的电子受到电力作用而平衡掉磁场造成的洛伦兹力,使得后来的电子能顺利通过不会偏移,此称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。
当磁场为一交变磁场时,霍尔电动势也为同频率的交变电动势,建立霍尔电动势的时间极短,故其响应频率高。常用霍尔元件的材料大都是半导体,包括N型硅(Si)、锑化铟(InSb)、铟InAs)、锗(Ge)、GaAs)及多层半导体质结构材料。
压力传感器的工作原理
压力阻式力传感器:电阻应变片是压阻式应变传感器的重要部件之一。应变电性金属电阻的工作原理是吸附于基体材料上的应变电阻与机械变形时的阻值变化,这一现象被称为电阻应变效应。
瓷质压力传感器:基于压阻效应,这种压力直接作用于陶瓷膜片的前面,使膜片产生微小变形,所述厚膜电阻印于背面,在惠斯通电桥的连结过程中,由于压敏电阻的压阻效应,电桥产生一个与压力成正比的电压信号,并与激励电压成正比。根据压力量程的不同,标准信号标定为2.0/3.0/3.3mV/V等,可与应变传感器兼容。
散射硅压敏传感器:扩散硅压力传感器的工作原理也是基于压阻效应,利用压阻效应原理,将被测介质的压力直接作用在感应器(不锈钢或陶瓷)上,使得薄膜产生与介质压力成比例的微位移,使传感器的电阻值发生变化,利用电子线路探测到这种变化,并转换出与此压力相应的标准测量信号。