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压力传感器是如何工作的？

时间: 2020-07-10 来源：lascaux

压力传感器是测量流体压力的装置，指示流体在接触其表面时施加的力。压力传感器用于许多控制和监测应用，如流量、空气速度、油位、泵系统或海拔高度。

为了计算压力，压力传感器包含一个力收集器，如一个柔性隔膜，在加压时变形，以及一个转导元件，将这种变形转换为电信号。转导的形状和方法根据正在测量的工艺的要求进行了优化。

压力传感器如何工作？：组件

最常见的压力传感器结构包括力收集器，如柔性隔膜和转导元件，使用依赖电阻、电容或电感方法产生电信号。使用的电气设备类型将确定用于构建压力传感器的部件。

压力传感器测量什么？

压力传感器测量压力。它使用一个传感器，能够将作用于它的压力转换为电信号。然后，这些电信号中继到控制器或 PLC，然后进行处理和记录。
压力传感器使用应变片测量作用于应变片的力。应变片发生变形，从而产生电压变化。压力测量基于电压变化的程度。也有高级版本的压力传感器使用电容或压电传感器，而不是应变片。它们根据压力传感器所需的范围、工作环境和精度进行选择。

静态压力变送器的工作原理是什么？

静态压力传感器在液体静止时测量其压力。静态压力传感器是最常用的压力监测装置。
当流体对压力传感器施加压力时，其内部的应变量具（或传感器）将变形。这种变形会导致电压变化。变化的大小对应于压力的强度。一旦压力释放，应变片将恢复其原始形式。
压电压力传感器是非静态或动态压力传感器的一个例子。它们无法测量静态压力，而是实时测量压力方差。

压电应变片压力转换器

典型的压弹性应变片压力传感器利用与柔性隔膜粘合的应变片，使压力的任何变化都会导致隔膜材料出现小变形或应变。变形改变了应变片的电阻，通常安排为惠斯通桥，方便地将压力测量转换为可使用的电信号。

电容压力转换器

可变电容压力传感器具有电容板（隔膜）和另一个电容板（电极），固定在未加压表面，隔膜和电极之间有一定距离。压力的变化将扩大或缩小两个板之间的间隙，从而改变电容。电容的这种变化随后被转换成可用信号。

压力测量：压力类型

有三个定义的压力参考值用于测量压力。虽然有其他类型的，如真空或密封的盖具，都可以分为这三类。使用隔膜类型压力传感器，最容易理解参考压力，因为从测量过程中对隔膜的另一侧施加的压力。

绝对压力

使用绝对零作为参考点，测量相对于完美真空的压力。一个例子是气压传感器。这些还包括密封仪表，其中信号已偏移，以匹配施工时仪表压力。

仪表压力

测量相对于大气压力的压力。例如轮胎压力传感器。还包括真空传感器，其信号反转，以便当测量压力低于大气压力时发出正信号。

差压

测量传感器两侧两个压力之间的差值。例如，液体压力传感器，其中测量液体上方和下方的液位。

压力信号输出的类型

当连接到电源和压力源时，压力传感器将产生与压力成正比的电气输出信号。这可能是电压、电流或频率。有四种不同的输出参数可用。以下是输出的摘要，以及最佳使用时间。

数字压力转换器：

数字信号比模拟信号提供更大的多功能性，通常称为智能设备，因为它们比其他传感器类型提供更大的功能。
智能传感器通常可以描述其位置、校准信息、记录数据、检测异常事件或激活警报。选择数字输出时，由于有许多可用的通信协议，因此选择与您使用的系统兼容的协议非常重要。根据协议，传输距离可能超过一英里。最佳用途：传输距离长，智能传感。

毫伏输出压力传感器（比率）：

实际输出与压力传感器输入功率或激励成正比。如果激发波动，输出也将发生变化。由于其对激发电平的依赖性，建议将调节电源用于毫伏传感器。
传感器不应在电气噪声环境中，因为输出信号非常低。但是，由于输出缺少信号调节阶段和紧凑的设计，这些设备可以轻松地处理比其它输出类型更苛刻的环境。最佳用途：当传感器和读出仪器之间的距离很短时，电噪声最小，或者需要更耐用的压力传感器才能承受恶劣的环境。

电压压力电拉器：

在这种类型的压力传感器中，输出通常为 0-5dc 或 0-10Vdc，由于其积分信号条件，其输出比毫伏传感器高。
虽然型号特定，但传感器的输出通常不是激发的直接函数。这意味着，只要电源位于指定的功率范围内，不受监管的电源通常就足够了。它们具有更高的输出水平，因此不像毫伏传感器那样容易受到电气噪声的影响。最佳用途：可能存在电气噪音的工业环境。