优势供应HARTING保护盖9300165423

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江苏邱成机电有限公司

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江苏邱成机电有限公司是一家集研发、工程、销售、技术服务于一体的现代化企业，是国内自动化领域具竞争力的设备供应商。公司主要经营欧美和日韩 等发达国家的机电一体化设备、高精度分析检测仪器、环境与新能源工业设备及电动工具等工控自动化产品。 

在了解压阻式压力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。

作业方式编辑 语音

选择压力传感器的时候需要注意很多问题，比如，压力传感器的量程、精度、压力传感器的温度特性，化学特性都是要考虑的，而压力传感器的作业方式也是需要考虑的重要问题。

例如传感器用于气体压力的测量与液体压力的测量时情况便不同。气体是可压缩流体，增多时会贮存一定的压缩能，减压时又以动能释放出来，给传感器弹性膜施加冲击波。要求压力传感器有较大的过载能力。液体是不可压缩流体，在压力传感器安装时，拧紧螺拴又无可压缩空间则可使液体压力升高超过弹性膜的耐压极限，导致弹性膜破裂。由于这种情况屡屡发生，也要求压力传感器有较大的过压能力。压力传感器的工作环境恶劣时，例如有大的振动、冲击，大的电磁干扰，对传感器提出更为严格的要求。不仅过压能力强，而且要求机械密封可靠，防松动，传感器安装正确。传感器自身的引线、引脚以及外导线都应加以电磁屏蔽，并将屏蔽良好接地。此外，应考虑压力传感器与所测流体介质的相容性问题。例如传感器的弹性膜结构应与腐蚀性介质相隔开，此时采有不锈钢波纹套传感器，传感器内用硅油作传压介质。传感器检测易燃、易爆介质压力时，使用小激励电流，防止弹性膜破裂时产生火花、火星，并增加压力传感器外套的耐压能力。

只有了解了压力传感器的作业方式才能更好的选择压力传感器，尤其是如今压力传感器正在飞速发展，所以了解压力传感器的作业方式是非常必要的。

关键作用

压力传感器不仅在生产测量中应用广泛，如今在我们生活中也常常看见，在我们大多的交通工具中都有压力传感器，可能一般人知道汽车上有压力传感器，其实普通的摩托车上也有压力传感器的应用。

摩托车的动力来自汽油机汽缸内油的燃烧。只有充分燃烧才能提供很好的动力，良好的燃烧必须具备良好的混合气、充分的压缩和点火三个条件。电喷系统能否正确的将空燃比控制在所需的范围内，决定了发动机的动力性、经济性和排放指标的优劣。而汽油机空燃比的控制是采用调整与进气量相匹配的供油量实现的，因此，进气空气流量的测量精度直接影响空燃比的控制精度。

内部结构

它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

基本原理

金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：

R=ρ常见故障

压力传感器容易出现的故障主要有以下几种：

种是压力上去，变送器输也上不去。此种情况，先应检查压力接口是否漏气或者被堵住，如果确认不是，检查接线方式和检查电源，如电源正常则进行简单加压看输出是否变化，或者察看传感器零位是否有输出，若无变化则传感器已损坏，可能是仪表损坏或者整个系统的其他环节的问题；

第二种是加压变送器输出不变化，再加压变送器输出突然变化，泄压变送器零位回不去，很有可能是压力传感器密封圈的问题。常见的是由于密封圈规格原因，传感器拧紧之后密封圈被压缩到传感器引压口里面堵塞传感器，加压时压力介质进不去，但在压力大时突然冲开密封圈，压力传感器受到压力而变化。排除这种故障的方法是将传感器卸下，直接察看零位是否正常，若零位正常可更换密封圈再试；

第三种是变送器输出信号不稳。这种故障有可能是压力源的问题。压力源本身是一个不稳定的压力，很有可能是仪表或压力传感器抗干扰能力不强、传感器本身振动很厉害和传感器故障；第四种是变送器与指针式压力表对照偏差大。出现偏差是正常的现象，确认正常的偏差范围即可；

最后一种易出现的故障是微差压变送器安装位置对零位输出的影响。微差压变送器由于其测量范围很小，变送器中传感元件会影响到微差压变送器的输出。安装时应使变送器的压力敏感件轴向垂直于重力方向，安装固定后调整变送器零位到标准值。

零点漂移

造成压力传感器的零点漂移的主要有以下几个原因：

1.应变片胶层有气泡或者有杂质

2.应变片本身性能不稳定

3.电路中有虚焊点

4.弹性体的应力释放不*；此外还和磁场,频率,温度等很多有关系。电漂或一些漂移都会存在，但我们可以通过一些方式缩小其范围或修正。

零点热漂移是影响压力传感器性能的重要指标，受到广泛重视。国际上认为零点热漂移仅取决于力敏电阻的不等性及其温度非线性，其实零点热漂移还与力敏电阻的反向漏电有关。在这点上，多晶硅可以吸除衬底中的重金属杂质，从而减小力敏电阻的反向漏电、改善零点热漂移，提高传感器的性能。

缩小电漂移和修正电漂移还有哪些方式呢，零点电漂移除了影响压力传感器的测量精度和降低灵敏度之外，还有哪些重要影响呢。

利用零点电漂移可以消除压力传感器的热零点漂移，所谓零点漂移，是指当放大器的输入端短路时，在输入端有不规律的、变化缓慢的电压产生的现象。产生零点漂移的主要原因是温度的变化对晶体管参数的影响以及电源电压的波动等，在多数放大器中，前级的零点漂移影响，级数越多和放大倍数越大，则零点漂移越严重。

漂移的大小主要在于应变材料的选用，材料的结构或是组成决定其稳定性或是热敏性。

材料选好后的加工制成也很重要，工艺不同，会生产出不同效果的应变值，关键也在于通过一些老化等调节后，电桥值的稳定或程规律的变化。

漂移的调节手段很多，大都根据厂家的条件或生产需求所决定，大多数厂家对零点漂移都控制得很好。温度调节可通过内部温度电阻和制热零敏度电阻补偿、老化等。

对于采用电路转换的变压器中，电路部份的漂移可用通过选用好的元器件和设计更合适的电路来补偿。

应变材料要选灵敏系数高、温度变化小的材料。

故障检测

检查施工现场出现的故障，绝大多数是由于压力传感器使用和安装方法不当引起的，归纳起来有几个方面。

1、一次元件(孔板、远传测量接头等)堵塞或安装形式不对，取压点不合理。

2、引压管泄漏或堵塞，充液管里有残存气体或充气管里有残存液体，变送器过程法兰中存有沉积物，形成测量死区。

3、变送器接线不正确，电源电压过高或过低，指示表头与仪表接线端子连接处接触不良。

4、没有严格按照技术要求安装，安装方式和现场环境不符合技术要求。

注意事项编辑 语音

首先，要避免变送器跟具有腐蚀性和温度过高的介质接触以避免损坏它;导压管安装的位置是在温度波动较小的场合;在测量一些介质具有很高的温度的时候，必须要接上冷凝器，这是因为要避免变送器在工作的时候温度超过一定的限度;要保持好导管里的畅通无阻;在寒冷的冬天使用时，如果变送器安装在室外的话，还得注意采取好防冻的措施，这是为了不让引压口里的液体因为结冰的缘故导致它的体积膨胀起来，这样容易损害传感器;使用者在接线的时候，要把电缆穿过防水的接头又或者是绕性管然后将密封螺帽给拧紧，这是可以防止液体这些东西经过电缆渗漏到变送器的壳体里面。来说一下在测量液体压力和气体压力时的注意事项，大家要区分清楚。在测量液体压力的时候，取压口必须要开在流程管道的侧面的地方，这是为了防止有渣滓沉

淀的缘故，还有这个时候安装变送器的地方应该防止有其他液体的冲击，避免传感器因为受到的压力过大而损坏。而在测量气体压力的时候，这个取压口就必须开在流程管道的顶端位置，注意这是跟测量液体压力的时候的差异，然后变送器必须要安装在流程管道的上部，这是方便已经积累的液体可以容易地注入到流程管道中去。

在日常生活中使用和购买压力传感器都需要都它有一定的了解，特别在使用的时候，如果没有了解好注意事项的话，很容易导致机器发生故障或者损坏传感器现象的发生，又或者是导致测量精确度下降甚至数据有误。 [5] 

选用使用方法编辑 语音

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。

通常在选用的时候，需要具备以下几点常识：

1、品牌误区：很多时候大家都认为国产的产品是不好用，甚至是不能用。

2、精度误区：大家在选择产品的时候，总以为精度是最重要的；其实从某个角度来说：稳定性比产品的精度更重要，精度选择应该是建立在高稳定性的基础上的。

3、追求廉价：物美价廉这是每个人希望看到的；但事实上，高品质的产品就决定了它的价格会相对的高一些。

4、选择合适的量程、合适的精度、合适安装方式、合适的输出方式。

在使用的时候也要对以下常识进行了解：

1、检查安装孔的尺寸、保持安装孔的清洁；

2、正确安装、选择恰当的位置；

3、仔细清洁、保持干燥；

4、避免高低温干扰、高低频干扰、静电干扰；

5、防止压力过载；

压力传感器在我国的工业实践中广泛应用于各种工业自控环境，涉及众多行业，因此对其进行一个全面的了解是非常有必要的。

式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·/m）

S——导体的截面积（）

L——导体的长度（m）

我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情。

应用

抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥(闭桥)，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。

陶瓷是一种*的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度大于2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。

保护编辑 语音

压力传感器我们经常使用，我们在使用过程中一定要注意保护压力传感器，因为压力传感器虽然有不锈钢保护，但是压力传感器还是很容易损坏的，尤其是使用不当很容易造成压力传感器损坏导致损失。

首先肯定是传感器超量程使用，不要施加超过额定耐压力的压力。若施加了耐压力以上的压力，可能引起破损。其次是使用环境，避免在有可燃性和爆炸性气体的环境下使用。还有就是电源电压和负载短路，使用时请不要超过使用电压范围。若施加了使用电压范围以上的电压，则可能引起破裂或烧毁。避免使负载短路。否则可能引起破裂或烧毁。还有一点比较少见就是误布线，避免对电源的极性等进行错误布线。否则可能引起破裂或烧毁。

压力传感器在使用的时候一定要学会如何保护它，否则它很容易被损坏从而造成生产上的损失，当然只要我们按厂家说明书正确操作，避免上述的几个问题，压力传感器还是可以长时间工作的。有些压力传感器能用到几年甚至十几年。主要是要学会如何保护它。

分类编辑 语音

压电式

压电式压力传感器原理基于压电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷

的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。

例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图，在测量中不允许用水冷却，并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料合于研制这种压力传感器。石英是一种非常好的压电材料，压电效应就是在它上面发现。比较有效的办法是选择适合高温条件的石英晶体切割方法,例如XYδ（+20°～+30°）割型的石英晶体可耐350℃的高温。而LiNbO3单晶的居里点高达1210℃，是制造高温传感器的理想压电材料。

扩散硅式

被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

蓝宝石式

利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有的计量特性。

蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、疲劳和蠕变现象；蓝宝石比硅要坚固，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性（1000 OC以内），因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性强；另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移，因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。

用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器，可在恶的工作条件下正常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。

表压压力传感器和变送器由双膜片构成：钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片，被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上（接收膜片与测量膜片之间用拉杆坚固的连接在一起）。在压力的作用下，钛合金接收膜片产生形变，该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后，其电桥输出会发生变化，变化的幅度与被测压力成正比。

传感器的电路能够保证应变电桥电路的供电，并将应变电桥的失衡信号转换为统一的电信号输出（0-5，4-20mA或0-5V）。在绝压压力传感器和变送器中，蓝宝石薄片，与陶瓷基极玻璃焊料连接在一起，起到了弹性元件的作用，将被测压力转换为应变片形变，从而达到压力测量的目的。

压电传感器编辑 语音

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*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。

压电效应也应用在多晶体上，比如压电陶瓷，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，例如用它来测量在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。

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泛。

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