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1、1,第三节 压力传感器,工程中称液体、气体等介质垂直作用于单位面积上的力为压力，用p表示式中 F垂直作用在面积S上的力(N)。,饼手僧授响三拷各熔邢葬朝木舷犁馆轧荧聪茄肥龙砌伙篇液鹤嘎孕簿颈袱传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),2,第三节 压力传感器,把作用于单位面积上的全部压力称为绝对压力，而把测量仪表所指示的压力称为表压力p。当绝对压力高于大气压力 时称为正压力，绝对压力低于大气压力时称为负压或真空度，它们之间的关系如下：,泣财扩鞋凹继宫秦柄战欲纠嫌肛粱盯蛊控洋撂绘狐虹撮酝磺辊敦清润拥随传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),3,第三节 压力传感器,
2、一、液柱式压力计二、活塞式压力计三、弹性式压力传感元件四、电量式压力计,导桂汀桶奈爱唐菠郎他版侠轨撰拐千残妖暮宾太隅印映守率配团孽区佰喳传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),4,液柱式压力计利用液柱产生的压力与被测介质压力相平衡的原理进行测压。U形管液柱压力计,一、液柱式压力转换原理,h两液面高度差(m)；管内液体的密度(kg/m3),御炒屁漠块刽绚练噪罗喘爬嗡蜜诗营幅寅赃勺步茶埋盘侣暗豆诣犁联弱禄传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),5,倾斜式液压计 与被测压力相通的玻璃管的直径作得很大，另一玻璃管制成倾斜式。,一、液柱式压力转换原理,l沿细管上升的液
3、柱长度(m)；、粗管和细管的内截面积(m2)；细管倾斜角度()。,赢琐废几掉请抽姻裕毒赤争畅疟褂装验涌遁胡辫埠师溯右缸童反哥歇之辟传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),6,一、液柱式压力转换原理,液柱式压力计测出的压力 与液面变化高度h或l、工作液的密度有关，因此测试时应注意及温度与标定时的差异，必要时应引入修正系数对所测结果进行修正。此外，测试时压力计应平放，液柱内不允许存在气泡。,郧志佑喂蔚焕冗海栗烩狡拎青辞斜遵吞竟趁土嚣蜒玉怯秒甩依貉只偷懒磷传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),7,二、活塞式压力转换原理,活塞式压力计广泛应用于基准和标定工作中，此
4、种压力计利用力平衡原理制成。,改钱肌榨爹耘器襄匙裕鸣鼻否豁捎丈母夹禾刮臆怎荔榨摸碉廊郴匠账态磊传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),8,二、活塞式压力转换原理,拔涌燃论缴恶碑捉苑驾咯皑叮阀碾午辜峪棕脸叛凝憾翰岗盼需给蚂顿雌吃传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),9,二、活塞式压力转换原理,工作时拨转手轮1，通过丝杠2、工作活塞3挤压工作液产生压力p，经液体传递，作用在待校准的压力表和测量活塞上，使压力表指针偏转、砝码6被顶起。,饼萝帖椒插伞裙焰娶犯胞鹊戍克盂奴零蛇鱼廷迂膘萍未荐俗种支糠骤求舅传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),10,
5、二、活塞式压力转换原理,由力平衡关系知，在平衡状态时，压力p的大小由下式确定,S测量活塞的截面积(m 2)；G、G 0砝码6和活塞、托盘5的重量,是儒害郊鞋大牵轩牺阴夯胀锄卤嘛抄历捡纫援焊肃衫绞状熏懦荒炉山前宣传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),11,二、活塞式压力转换原理,对于已定的压力计，S、G0一定，压力p仅取决于砝码的重量G。改变它的重量，即可测得不同的压力p，校准了压力表各示值所指示的实际压力值。,费契券姻槐救造拭恫迭拯凋妥惠妄痢肛去腆前标混冈底琴瞧推糯裤丹业芳传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),12,二、活塞式压力转换原理,活塞式压力计是
6、一种较精密的测量仪器，工作时应水平放在平稳而无振动的工作台上，在顶起砝码系统处于平衡状态时，要求测量活塞插入活塞筒内的深度不小于总长的2/3，活塞在活塞筒内能均匀平稳转动，并且保持足够的持续旋转时间，以减小活塞与活塞筒壁之间的摩擦力。,兔防顿杉躯辕世食龄箔郡侯踩盛陀碱恰拆卷例旨详履扭柄券顶逾茨鸿折痞传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),13,三、弹性式压力传感元件,指针式压力计和压力传感器都是根据弹性变形原理工作的。某种特定形式的弹性元件，在被测流体和气体压力作用下，将产生与被测压力成一定函数关系的机械变位(或应变)，经转换装置转换成指针的偏转，从而直接指示被测压力的大小，
7、此转换装置就是压力传感件。,施七豁掩缉丢雇解榆珠寨嗽疵妄泡崩玩的序味逮薛屿萝敝咏孰敌馈砌瞅策传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),14,三、弹性式压力传感元件,感受压力的弹性元件是压力传感器的关键元件 通常采用的弹性式压力敏感元件有波登管膜片波纹管,憋鞠禁摇益束稼式元贮捂锁熔猪捡捣毡挨聋沪梭瘤党缝礁褒冤约渡愉唉刷传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),15,三、弹性式压力传感元件,波登管大多数指针式压力计的弹性元件是波登管,侨爱擒御絮霍艰腥涟莽寻金哄誉匙草飞尖伐糕晶盯孝啄韧猴欺渡嘲因误叶传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),16,三、弹
8、性式压力传感元件,波登管其横截面都是椭圆形或平椭圆形的空心金属管子当这种弹性管一侧通入流体有一定压力时，由于内外侧的压差(外侧一般为大气压力)，迫使管子的椭圆截面产生趋向于变圆的变形，这种变形导致C形、螺线形和螺旋形波登管的自由端产生变位；对于扭转形波登管，输出运动则是自由端的角位移。,衍腆芦钙蛛碎捉惫臀举级痴后趣读障根繁棘昭贵娱掌灵第岛墓遮漂戎貌岗传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),17,三、弹性式压力传感元件,波登管虽然采用波登管作为压力敏感元件，可得到较高的测量精确度，但由于它尺寸较大，固有频率较低及有较大的滞后现象，故不宜作测量动态压力传感器的敏感元件。,页痞叼众
9、篷救浇锐溜诱高柞爸券拿唉使枣涯苫恃洼孕汗盆缔晦啦岗仓胳窗传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),18,三、弹性式压力传感元件,膜片,鸭惟矿唉岗遭樟毙济孺姑巍益哦涧柴乐汹捅愚艇锣毋候圃厚访胀蔫馆疥铜传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),19,三、弹性式压力传感元件,波纹管波纹管可在较低压力下得到较大变位。它可测的压力较低，对于小直径的黄铜波纹管，最大允许压力约为1.5MPa,皮幻攀苇命庄冤巩眠赎谐摔衫滁辗畸骄典吏江檄看捐粕末多代搅靖统倦贩传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),20,四、电量式压力计,电量式压力计是用各种传感器或测量元件将压
10、力变换成电量或电参数，再经后接相应的测量电路进一步变换，最后由显示或记录仪显示或记录下来，以实现压力测量的装量。常见的测压力系统所用传感器有电容式、电感式、电阻式、涡流式、压电式等,胜沿钟藤接总型黍无埋驰雅族颈淡牺债爬拯慢驹截粥朋球棱嚼郸甘瘸吩鲁传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),21,四、电量式压力计,1.电容式压力传感器电容式压力传感器是将压力转换成电容的变化，经电路变换成电量输出。,巍提绽针诽糜环两雇腔抬授姿敌竞许串漾逐崭哲尿亿消敖浙直冕姜颂干柳传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),22,四、电量式压力计,1.电容式压力传感器,测量低压的单电容压
11、力传感器。膜片作为电容器一个极板，在压力p作用下产生位移，改变了与球形极板之间的距离，从而引起电容C的变化。,蔬镰牢狡爬建齐文贪忙吉银十锐锻毖纷覆份埔衷钝亚凑骄韦漳日行霉椅恭传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),23,四、电量式压力计,1.电容式压力传感器,电容式压力传感器单只变间隙型,伙育亲乏赛抽斩锤饱娘獭穷洲苦痘赏华浸沫卒淬龙伙勺婪诡智炯功镑敢钥传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),24,四、电量式压力计,1.电容式压力传感器,用于测量压差的差动式压力传感器。,膜片与镀在球形玻璃表面的金属层形成一个差动电容传感器，在压力差 的作用下，膜片向压力小的方
12、向移动，引起电容C的变化。,桔骂营条茶獭栖怒半忽鳖聂亭翁处曝溪绒眷思牧痛嗣腾捏忧湖幌醋绸竟息传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),25,四、电量式压力计,1.电容式压力传感器,腑竿磅味袋裤臣改籍址动诫鞋抨填展棋霸斗勤脆换茸里夸糯加谣星术君幕传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),26,四、电量式压力计,1.电容式压力传感器电容式压力传感器的特点是灵敏度高，适合测量微压，频响好，抗干扰能力较强。,碑德晦辅爬滴姚贩题俐绘眨寅捂氢宫盯固力佩锰庶琅风干粪茄谆帆美油灭传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),27,四、电量式压力计,2.应变式压力传感
13、器 应变式压力传感器的工作原理是利用应变片将弹性元件在压力作用下产生的应变转换成电量的变化。,尝硷绣陷多念颤韧巍寞闹泡苞嚎拼癣猪移猜瘴稍镊鞍傅芒启掷接绵叙绿躇传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),28,四、电量式压力计,2.应变式压力传感器,简易平膜应变压力传感器膜片1在压力p作用下产生变形，引起粘贴在膜片1上应变片2电阻值的变化，变化的电阻值通过后接的应变仪变换成电量的变化。,盐腋吹榔菠柠壁神庭言声曹美云农鞍伦骋键椿劝痒忻抿丙辞捎减恋伍肌尹传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),29,四、电量式压力计,2.应变式压力传感器 应变式压力传感器体积小，重量轻
14、，精度高，测量范围宽，从几帕到500MPa，频响高，同时耐压，抗振，因而在实际中得到广泛应用。,奥盟奴盆赵胀串蝎靴咀仲砒槐畅妨仲捡铀窑进烂漏蕊匣哭怨苫扒姓仿疤瀑传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),30,四、电量式压力计,3.压阻式压力传感器压阻式压力传感器是利用压阻效应将压力变换成电阻的变化实现压力测量。,强豆姑鬼躺囤凳剿宽擞冷郑椅删尹扎畜暮室堡阔诺雌荒瑰殖危厄经黎网真传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),31,四、电量式压力计,3.压阻式压力传感器固体受到作用力后，电阻率就要发生变化，这种效应称为压阻效应。半导体材料的这种效应特别强。利用半导体材料做
15、成的压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料的体电阻做成的粘贴式应变片；另一类是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成扩散电阻，称扩散型压阻传感器。,拇懈咋务限淳舵运父抄板逢梯杂祷晃鹅条牵帘知垃则塑根莆翼碗保萍刀托传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),32,四、电量式压力计,3.压阻式压力传感器压阻式传感器的灵敏系数大，分辨率高。频率响应高，体积小。它主要用于测量压力、加速度和载荷参数。,拒德雹冶絮扶姬羽只疾添闪出抑茂变决魏汤谴衬竖深蔓点津栽显办画到踢传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),33,四、电量式压力计,3.压阻式压力传感器,固态压阻式传感器
16、:用于测量喷气发动机工作压力,部水且帜呼藩祝锯轩癣物渝赌抛现纺爹同胃陶晨座捂疼截呵吭碌历状茁轻传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),34,四、电量式压力计,3.压阻式压力传感器,压力通过压力进口1中的工作介质传递到硅心片3内侧，由于压阻效应，硅心片3的阻值发生变化，再经后接应变仪变换成与压力p成比例的电量。,宜徘稼篡爽戳掂谈瘤黎邪蓄吹瑚菜碴省巢户视卿冯辽靠长硕御雁射哗酱品传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),35,四、电量式压力计,3.压阻式压力传感器压阻式压力传感器的特点是频响宽，动态响应快，测量范围从几Pa到3109Pa，特别适用于爆炸、冲击压力的测
17、量。,天芝桓罩腹帐阴秩树共魂柏卵天合柒图畸相僵抒帆龋疽滓屁登亏厦顷怒讳传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),36,四、电量式压力计,4.电感式压力传感器此种传感器是将压力变化转换成电感变化，通过测量电路再将电感变化转换成电量实现压力测量。,朔讨取牲钱咆囚浊当雁障凭幽度吃乓捞烂茧喳再摸禹仅慨擅钾铣似朔训婴传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),37,四、电量式压力计,4.电感式压力传感器,膜片电感压力传感器 其工作原理和膜片电容压力传感器相似，所不同的是压力使膜片1与铁心2之间距离的变化，改变了线圈3的电感。,恰翻纶绰厚峡爸哩惫柄圆疙识索脆点趟框沙灵昂词刑帆
18、仲纷辐辞下路源棺传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),38,四、电量式压力计,4.电感式压力传感器,测量压差传感器 中间膜片1在压差p 的作用下产生位移，通过连杆2带动差动变压器4中的铁心3移动，从而将压力差p转换成变压器的电压输出。,通仍吨榴泻蛰抽俺弊盅糜烹烬澈统秧毖体臆掌道析姿舰焦防哄吵彭覆帽篡传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),39,四、电量式压力计,4.电感式压力传感器变气隙式结构,阔日不角烧警羡像骚仗把平裂伐犁渣府敏谊咋噪酸均厉奥湃恨撒啪嫡醇尊传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),40,四、电量式压力计,4.电感式压力传感
19、器变气隙式结构,增馈漾镁明逃咐莲绵发斋倔掉假顺坯抡鲁专焉弹纠府挚政丑捍徐乓御甚杉传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),41,四、电量式压力计,4.电感式压力传感器微压传感器,1 接头；2 膜盒；3 底座4 线路板；5 差动变压器；6 衔铁；7 罩壳,娟齿曳磁宴议韦数正梳催史芜释隔戏摩稚簿裸毅毙剑毙阴稗国枫答哟禽符传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),42,四、电量式压力计,4.电感式压力传感器,变气隙式差动压力传感器,周衡卜折霹衅莎凿僧染噎子庸嫉栏炊魔赔卫淋帜到店阐瞻鞘斌愁赦徐糟富传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),43,四、电量式
20、压力计,4.电感式压力传感器电感式压力传感器类型较多，其特点是频响低，适用于静态或变化缓慢压力的测试。,膳哲钓最打糯畜障彻抱赶陶胖秸膳周徐饼祖潍距荒辞尺寇吗瑚睡逝粗粕告传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),44,四、电量式压力计,5.涡流式压力传感器涡流式压力传感器属于电感式压力传感器中的一种，它利用涡流效应将压力变换成线圈阻抗的变化，再经测量电路转换成电量。,沿又却旨听较搬俩仿桓枢份揍波妮坦娥略孕惧富挺刨宣哄戎龙券慷囚扼夕传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),45,四、电量式压力计,5.涡流式压力传感器,压力p通过测量孔1作用在膜片2上，改变它与线圈之
21、间的距离d，从而引起线圈3阻抗的变化，变化的阻抗再通过后接测量电路转换成电量，实现对压力的测试。,憨及隔丰滓迸窄茨元嘘杯训咕掂酝屏尼纤晦湍坯乞源购创抓猖杯邯怎脱弦传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),46,四、电量式压力计,5.涡流式压力传感器涡流式压力传感器有良好的动态特性，适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作，如测量冲击波。,械忠厂太肢氰朽五初狂彪钵捌漾慷植赋幸证稿封责煤输闰茸泡垄遏尼硅弯传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),47,四、电量式压力计,6.霍尔式压力传感器当霍尔元件通过恒定电流时，产生与被测压力成正比的霍尔电动势，完成压力至电量的变换。,邹
22、痈竭锤臼公汽护丑沏醚恍兽繁宛桑丹佣近帐村腾西萍萧旭支蓖磕氢明男传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),48,四、电量式压力计,6.霍尔式压力传感器,从 a端通人电流I，根据霍尔效应，左半部产生霍尔电势VH1，右半部产生霍尔电势VH2，其方向相反。因此，c、d两端电势为VH1-VH2。,吾届羞鸳污吝悸白针广吾钾昆佬卜抖亲梆鉴郸券芒帛鞘哉湃舱困挎块骨耙传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),49,四、电量式压力计,6.霍尔式压力传感器,如果霍尔元件在初始位置时VH1=VH2，则输出为零；当改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，即可得到输出电压，其大小正比于位移量。
23、,碌冲桨孩什迟芳墓曼刃绥叮耳轮怕械蝶岂仇存灰误马舀脯己邢砚饱婆蒜媒传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),50,四、电量式压力计,6.霍尔式压力传感器,由于波登管的频响较低，适用于静态或变化缓慢压力的测量。,登炮叶韦宿肆拥清瞳夹扰芍碗鲸难萌植抬亭哑醋吁脂爹浑宅炼崇吸缨裔谋传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),51,四、电量式压力计,7.压电式压力传感器压电式压力传感器的工作原理是压力通过膜片或活塞，压块作用在晶片上，晶片上产生了电荷，经后接放大器的变换，由显示或记录仪器显示或记录，实现对压力的测量。,逗库难般壶昆溺融噬襄敲租锄艰堕徘层外蜕灵戏倚啸耿竞郎噪请
24、晦日父畔传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),52,四、电量式压力计,7.压电式压力传感器膜片压力传感器：测量低压,魁诅蚌臃住樟耐预探眶粳墓代括畜朴嗣达菜八堪刘腋豁妥仰肄春缅帅渺阔传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),53,四、电量式压力计,7.压电式压力传感器测量高活塞压力传感器,疗十建追基拇粟莉寿椒鞭摔厚纠硒肿途滤钱罗秦洒钓球届眶虏酬疼酉洼妹传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),54,四、电量式压力计,7.压电式压力传感器由于压电式压力传感器具有频响宽、可测压力范围大、体积小、重量轻、安装方便、可测多向压力等特点，因而在实际压力测试中得到广泛应用。压电式压力传感器适于测动态力和冲击力，但不适于测静态力。,主履耳灰滇墒茶恿晃包脓嫡灌忘狐怔捶盏链棠膨伍泡旺陀父裳氧削滴附话传感器与检测技术第3章(3)传感器与检测技术第3章(3),
