압력 센서에 대한 간단한 토론
출시 시간：2018-11-23 원천：Jinan Hengsi Shanda Instrument Co., Ltd. 먹다：
1. 세라믹 압력 센서의 원리 및 응용
부식 내성 세라믹 압력 센서에는 액체 전송이 없습니다. 압력은 세라믹 다이어프램의 전면 표면에 직접 작용하여 다이어프램이 약간의 변형을 생성합니다. 두꺼운 필름 저항은 세라믹 다이어프램의 뒷면에 인쇄되어 Wheatstone Bridge (닫힌 다리)에 연결됩니다. 바리스터의 압전적 인 효과로 인해, 브리지는 압력에 비례하여 높은 선형 전압 신호를 생성하며 여기 전압에도 비례합니다. 표준 신호는 압력 범위 등에 따라 2.0 / 3.0 / 3.3 mV / V로 교정되며, 이는 변형 센서와 호환 될 수 있습니다. 레이저 교정을 통해 센서는 고온 안정성과 시간 안정성을 갖습니다. 센서는 0 ~ 70 ° C의 온도 보상과 함께 제공되며 대부분의 매체와 직접 접촉 할 수 있습니다.
도자기는 매우 탄력적이고 부식성, 내마모성, 충격 방지 및 진동 방지 재료로 인식됩니다. 세라믹의 열 안정성 특성과 두꺼운 필름 저항은 작동 온도 범위를 최대 -40 ~ 135 ℃로 만들 수 있으며 측정을위한 정확도가 높고 안정성이 높습니다. 전기 절연 정도는> 2kV이고 출력 신호는 강하고 장기 안정성이 좋습니다. 고가 및 저가의 세라믹 센서는 압력 센서의 개발 방향이 될 것입니다. 유럽과 미국 국가의 다른 유형의 센서를 종합적으로 교체하는 경향이 있습니다. 중국에서는 점점 더 많은 사용자가 세라믹 센서를 사용하여 확산 실리콘 압력 센서를 대체합니다.
2. 스트레인 게이지 압력 센서의 원리 및 적용
저항성 스트레인 게이지 압력 센서, 반도체 스트레인 게이지 압력 센서, 압전 압력 센서, 유도 압력 센서, 정전압 압력 센서, 공진 압력 센서 및 용량 성 가속도 센서와 같은 여러 유형의 기계 센서가 있습니다. 그러나 널리 사용되는 압전 압력 센서는 압전적 압력 센서로, 가격이 매우 낮고 정확도가 높고 선형 특성이 우수합니다. 아래에서 우리는 주로이 유형의 센서를 소개합니다.
Piezorestive Force 센서를 이해할 때 먼저 저항 스트레인 게이지와 같은 요소를 이해합니다. 저항성 스트레인 게이지는 측정되는 부품의 변형 변화를 전기 신호로 변환하는 민감한 장치입니다. 그것은 압전 스트레인 센서의 주요 구성 요소 중 하나입니다. 저항 스트레인 게이지는 주로 금속 저항 스트레인 게이지 및 반도체 스트레인 게이지에 사용됩니다. 금속 저항 스트레인 게이지에는 두 가지 유형이 있습니다 : 필라멘트 스트레인 게이지와 금속 호일 스트레인 게이지. 일반적으로, 스트레인 게이지는 특수 접착제를 통해 기계적으로 변형 된 매트릭스에 단단히 결합됩니다. 매트릭스의 응력이 변할 때, 저항 스트레인 게이지는 또한 서로 변형되어 변형 게이지의 저항 값이 변화하여 저항에 적용되는 전압을 변경합니다. 이 스트레인 게이지가 스트레스를받을 때 저항 변화는 일반적으로 작습니다. 일반적으로,이 스트레인 게이지는 스트레인 브리지를 형성하고 후속 계측 증폭기를 통해 증폭 된 다음 처리 회로의 디스플레이 또는 액추에이터 (일반적으로 A/D 변환 및 CPU)로 전송됩니다.
금속 저항 스트레인 게이지의 내부 구조
도 1에 도시 된 바와 같이, 그것은 저항 스트레인 게이지의 구조적 다이어그램으로, 매트릭스 재료, 금속 스트레인 와이어 또는 스트레인 포일, 단열 보호 시트 및 납 와이어로 구성된 구조적 다이어그램이다. 다른 용도에 따라, 저항 스트레인 게이지의 저항 값은 설계자가 설계 할 수 있지만 저항의 값 범위는 언급되어야합니다. 저항 값이 너무 작고, 필요한 구동 전류가 너무 크고, 변형 게이지의 가열로 인해 온도가 너무 높아집니다. 다른 환경에서 사용되면 스트레인 게이지의 저항 값이 너무 많이 변하고 출력 제로 드리프트가 명백하며 제로 조정 회로가 너무 복잡합니다. 저항이 너무 크고 임피던스가 너무 높으며 외부 전자기 간섭에 저항하는 능력이 좋지 않습니다. 일반적으로 수만 유로에 수만 유로입니다.
저항 스트레인 게이지는 어떻게 작동합니까?
금속 저항 스트레인 게이지의 작동 원리는 일반적으로 저항 변형 효과로 알려진 기판 재료의 기계적 변형에 따라 변형 저항이 변화한다는 현상이다. 금속 도체의 저항 값은 다음 공식으로 표현할 수 있습니다.
여기서 : ρ—— 금속 도체의 저항성 (ω ・ cm2/m)
s--도체의 단면 영역 (CM2)
L- 도체의 길이 (M)
와이어 스트레인 저항을 예로 들어 보겠습니다. 와이어에 외부 힘이 적용되면 길이와 단면 영역이 변합니다. 위의 공식에서 저항 값이 변할 것이라는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 와이어가 외부 힘을 받고 연장되면 길이가 증가하고 단면 영역이 감소하고 저항 값이 증가합니다. 와이어가 외부 힘에 의해 압축되면 길이가 감소하고 단면이 증가하고 저항 값이 감소합니다. 저항에 적용되는 변화가 측정되는 한 (일반적으로 저항의 전압을 측정) 변형 와이어의 변형 조건을 얻을 수 있습니다.
3. 확산 실리콘 압력 센서의 원리 및 적용
작동 방식
테스트 대상 배지의 압력은 센서의 다이어프램 (스테인레스 스틸 또는 세라믹)에서 직접 작용하여, 다이어프램이 중간 압력에 비례하여 미세 변위를 생성하여 센서의 저항 값이 변화를 일으키고 전자 회로 로이 변화를 감지 하고이 압력에 대응하는 표준 측정 신호를 변환하고 출력합니다.
도식 다이어그램
4. 사파이어 압력 센서의 원리 및 적용
변형 저항 작업 원리를 사용하여 실리콘-사파이어는 비교할 수없는 대도체 특성을 가진 반도체 민감한 성분으로 사용됩니다.
사파이어 시스템은 단결정 절연체 요소로 구성되며 히스테리시스, 피로 및 크리프를 유발하지 않습니다. 사파이어는 실리콘보다 강하고 경도가 높고 변형에 대한 두려움이 없습니다. 사파이어는 매우 좋은 탄성 및 단열 특성을 가지고 있습니다 (1000 OC 내). 따라서, 실리콘-사파이어로 만들어진 반도체에 민감한 성분은 온도 변화에 둔감하며 고온 조건에서도 우수한 작업 특성을 갖는다. 사파이어는 매우 강한 방사선 저항을 가지고 있습니다. 또한 실리콘-사파이어 반도체에 민감한 부품은 P-N 드리프트가 없으므로 제조 공정을 근본적으로 단순화하고 반복성을 향상 시키며 높은 수율을 보장합니다.
실리콘-사파이어 반도체 민감한 구성 요소로 만든 압력 센서 및 송신기는 가혹한 작업 조건에서 정상적으로 작동 할 수 있으며 신뢰성이 높고 정확도가 우수하며 온도가 매우 적고 비용 성능이 높습니다.
게이지 압력 센서 및 송신기는 두 개의 다이어프램으로 구성됩니다 : 다이어프램 측정 다이어프램과 다이어프램을 수신하는 티타늄 합금. 이종 에피 택셜 스트레인에 민감한 교량 회로로 인쇄 된 사파이어 시트를 티타늄 합금 측정 다이어프램에 용접 하였다. 측정 압력은 수신 다이어프램으로 전달됩니다 (수신 다이어프램 및 측정 다이어프램은 타이로드와 함께 단단히 연결됩니다). 압력의 작용하에, 다이어프램 변형을받는 티타늄 합금. 실리콘-사파이어 민감한 요소에 의해 변형이 감지 된 후에는 브리지 출력이 변하고 변화의 진폭은 측정 된 압력에 비례합니다.
센서 회로는 스트레인 브리지 회로의 전원 공급 장치를 보장하고 스트레인 브리지의 불균형 신호를 통합 전기 신호 출력 (0-5, 4-20MA 또는 0-5V)으로 변환 할 수 있습니다. 절대 압력 압력 센서 및 송신기에서, 사파이어 시트는 세라믹베이스 유리 솔더에 연결되며 탄성 요소로 작용하여 측정 된 압력을 스트레인 게이지 변형으로 변환하여 압력 측정의 목적을 달성합니다.
5. 압전 압력 센서의 원리 및 응용
압전 센서에 주로 사용되는 압전 재료에는 석영, 탄산 나트륨 타르트 레이트 및 디 하이드로 아민 포스페이트가 포함됩니다. 그중에서도 석영 (실리카)은 천연 결정이며,이 결정에서 압전 효과가 발견됩니다. 특정 온도 범위 내에서, 압전 특성은 항상 존재하지만, 온도 가이 범위를 초과 한 후에는 압전 특성이 완전히 사라집니다 (이 고온은 소위 "커리 포인트"입니다). 응력 변화에 따라 전기장이 약간 변하기 때문에 (즉, 압전 계수는 상대적으로 낮습니다) 석영은 점차 다른 압전 결정으로 대체됩니다. 탄산 나트륨 타르트 레이트는 큰 압전 감도와 압전 계수를 가지고 있지만 상호 실내 온도와 습도가 낮은 환경에서만 사용할 수 있습니다. 디 하이드로 아민 포스페이트는 고온과 상당히 높은 습도를 견딜 수있는 인공 결정이므로 널리 사용되었습니다.
압전 센서는 주로 가속, 압력 및 힘의 측정에 사용됩니다. 압전 가속 센서는 일반적으로 사용되는 가속도계입니다. 간단한 구조, 작은 크기, 가벼운 무게 및 긴 서비스 수명과 같은 우수한 특성을 가지고 있습니다. 압전 가속 센서는 항공기, 자동차, 선박, 교량 및 건물, 특히 항공 및 항공 우주 분야의 진동 및 충격 측정에 널리 사용되었습니다. 압전 센서는 또한 연소 압력과 엔진 내부의 진공 측정을 측정하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 군사 산업에서 총의 챔버 압력 변화와 총이 챔버에서 발사되는 순간 총구의 충격파 압력을 측정하는 데 사용될 수 있습니다. 큰 압력과 작은 압력을 모두 측정하는 데 사용할 수 있습니다.
현재 압전 효과는 바륨 티탄 테타 네이트 압전 세라믹, PZT, 니오 베이트 기반 압전 세라믹, 리드 니오 비움 자전성 피에 조 전자 세리체 등을 포함한 현재 압전 세라믹과 같은 다결정에도 적용됩니다.
압전 효과는 압전 센서의 주요 작업 원리입니다. 압전 센서는 외부 힘의 충전이 회로에 무한 입력 임피던스가있는 경우에만 저장되기 때문에 정적 측정에 사용할 수 없습니다. 이것은 실제로는 그렇지 않으므로 압전 센서가 동적 응력 만 측정 할 수 있음을 결정합니다.
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