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壓電壓力傳感器原理與應(yīng)用
壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體,壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的,在一定的溫度范圍之內(nèi),壓電性質(zhì)一直存在,但溫度超過這個(gè)范圍之后,壓電性質(zhì)*消失(這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”)。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低),所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù),但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體,能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度,所以在一起)。在壓力的作用下,鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變,該形變被硅-藍(lán)寶石敏感元件感知后,其電橋輸出會(huì)發(fā)生變化,變化的幅度與被測(cè)壓力成正比。
現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上,比如壓電陶瓷,包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。
壓電效應(yīng)是壓電主要工作原理,壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量,因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷,只有在回路具有無限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的,所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。
壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè),例如用它來測(cè)量槍炮在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測(cè)量大的壓力,也可以用來測(cè)量微小的壓力。壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)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?yàn)闇y(cè)量動(dòng)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。
主要特性參數(shù):
標(biāo)稱阻值:電位器上面所標(biāo)示的阻值。
重復(fù)精度:此參數(shù)越小越好.
分辨率:所能反饋的zui小位移數(shù)值.此參數(shù)越小越好.導(dǎo)電塑料位移傳感器分辨率為無窮小.
允許誤差:標(biāo)稱阻值與實(shí)際阻值的差值跟標(biāo)稱阻值之比的百分?jǐn)?shù)稱阻值偏差,它表示電位器的精度。允許誤差一般只要在
±20%以內(nèi)就符合要求,因?yàn)橐话阄灰苽鞲衅魇且苑謮旱姆绞絹硎褂?具體電阻的大小對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)采集沒有影響.
線性精度:直線性誤差.此參數(shù)越小越好.
壽命:導(dǎo)電塑料位移傳感器都在200萬次以上.
常用傳感器特性:
導(dǎo)電塑料位移傳感器:
用特殊工藝將DAP(鄰苯二甲酸二稀丙脂)電阻漿料覆在絕緣機(jī)體上,加熱聚合成電阻膜,或?qū)AP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內(nèi)形成的實(shí)心體作為電阻體。特點(diǎn)是:平滑性好、分辯力優(yōu)異耐磨性好、壽命長、動(dòng)噪聲小、可靠性*、耐化學(xué)腐蝕。用于宇宙裝置、飛機(jī)雷達(dá)天線的伺服系統(tǒng)等。
繞線位移傳感器:是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體,并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器特點(diǎn)是接觸電 阻小,精度高,溫度系數(shù)小,其缺點(diǎn)是分辨力差,阻值偏低,高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中調(diào)零和工作點(diǎn)等。
金屬玻璃鈾位移傳感器:
用絲網(wǎng)印刷法按照一定圖形,將金屬玻璃鈾電阻漿料涂覆在陶瓷基體上,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。特點(diǎn)是:阻值范圍寬,耐熱性好,過載能力強(qiáng),耐潮,耐磨等都很好,
是很有前途的電位器品種,缺點(diǎn)是接觸電阻和電流噪聲大。
金屬膜位移傳感器:
金屬膜電位器的電阻體可由合金膜、金屬氧化膜、金屬箔等分別組成。特點(diǎn)是分辨力高、耐高溫、溫度系數(shù)小、動(dòng)噪聲小、平滑性好。
磁敏式位移傳感器:
消除了機(jī)械接觸,壽命長、可靠性高,缺點(diǎn):對(duì)工作環(huán)境要求較高.
光電式:
消除了機(jī)械接觸,壽命長、可靠性高,缺點(diǎn):數(shù)字信號(hào)輸出,處理煩瑣.
Transcell輪輻式稱重傳感器
DBSL-2T,DBSL-3T,DBSL-5T,DBSL-10T,DBSL-20T,DBSL-30T,DBSL-60T,DBSL-100T
DBSL-XS-5T DBSL-XS-10T
DBST-30T,DBST-3T
DBSQ-20T,DBSQ-30T,DBSQ-50T
DBSQD-20t,DBSQD-30t,DBSQD-50t
Transcell雙剪切梁式傳感器
DBS-1klb,DBS-1.5kb,DBS-2klb,DBS-2.5klb,DBS-3klb,DBS-5klb,DBS-10klb,DBS-15klb,DBS-20klb,DBS-25klb,DBS-30klb,DBS-50klb,DBS-75klb