KISTLER 9333A壓力傳感器

KISTLER 9333A壓力傳感器

 濟(jì)南友田機(jī)械設(shè)備有限公司，主營各種進(jìn)口工業(yè)機(jī)械設(shè)備及其配件，儀器儀表，實(shí)驗(yàn)室器材，化學(xué)試劑。公司專注于進(jìn)口歐美工業(yè)產(chǎn)品，各種工業(yè)配件，儀器小到工業(yè)用的螺絲，大到幾百公斤重的電機(jī)。公司現(xiàn)在美國，德國，意大利分別設(shè)有辦事處和庫房，采用就近采購原則，節(jié)省了采購成本，從而讓利于客戶，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和貨期。

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壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號(hào)，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號(hào)的器件或裝置。

壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號(hào)處理單元組成。按不同的測試壓力類型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中較為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用。另有科研壓力傳感器。

性能參數(shù)

編輯

壓力傳感器的種類繁多，其性能也有較大的差異，如何選擇較為適用的傳感器，做到經(jīng)濟(jì)、合理的使用。

1. 額定壓力范圍

額定壓力范圍是滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的壓力范圍。也就是在高和低溫度之間，傳感器輸出符合規(guī)定工作特性的壓力范圍。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)傳感器所測壓力在該范圍之內(nèi)。

2. 大壓力范圍

大壓力范圍是指傳感器能長時(shí)間承受的大壓力，且不引起輸出特性性改變。特別是半導(dǎo)體壓力傳感器，為提高線性和溫度特性，一般都大幅度減小額定壓力范圍。因此，即使在額定壓力以上連續(xù)使用也不會(huì)被損壞。一般大壓力是額定壓力值的2－3倍。

3. 損壞壓力

損壞壓力是指能夠加在傳感器上且不使傳感器元件或傳感器外殼損壞的大壓力。

4. 線性度

線性度是指在工作壓力范圍內(nèi)，傳感器輸出與壓力之間直線關(guān)系的大偏離。

5.壓力遲滯

為在室溫下及工作壓力范圍內(nèi)，從小工作壓力和大工作壓力趨近某一壓力時(shí)，傳感器輸出之差。

6.溫度范圍

壓力傳感器的溫度范圍分為補(bǔ)償溫度范圍和工作溫度范圍。補(bǔ)償溫度范圍是由于施加了溫度補(bǔ)償，精度進(jìn)入額定范圍內(nèi)的溫度范圍。工作溫度范圍是保證壓力傳感器能正常工作的溫度范圍。

技術(shù)參數(shù) （量程15MPa-200MPa）

參數(shù) 單位 技術(shù)指標(biāo) 參數(shù) 單位 技術(shù)指標(biāo)

靈敏度 mV/V 1.0±0.05 靈敏度溫度系數(shù) ≤%F·S/10℃ ±0.03

非線性 ≤%F·S ±0.02～±0.03 工作溫度范圍 ℃ -20℃～+80℃

滯后 ≤%F·S ±0.02～±0.03 輸入電阻 Ω 400±10Ω

重復(fù)性 ≤%F·S ±0.02～±0.03 輸出電阻 Ω 350±5Ω

蠕變 ≤%F·S/30min ±0.02 安全過載 ≤%F·S 150% F·S

零點(diǎn)輸出 ≤%F·S ±2 絕緣電阻 MΩ ≥5000MΩ(50VDC)

零點(diǎn)溫度系數(shù) ≤%F·S/10℃ ±0.03 *激勵(lì)電壓 V 10V-15V

適用范圍

用于對人體有創(chuàng)血壓如動(dòng)脈壓、中心靜脈壓、肺動(dòng)脈壓、左冠狀動(dòng)脈壓多種壓力進(jìn)行監(jiān)測，直接獲得血壓這一生理參數(shù)，為臨床對疾病的診斷、治療和愈后估計(jì)提供客觀依據(jù)。

結(jié)構(gòu)規(guī)格

選用科研級(jí)聚碳酸脂、聚氯乙烯作為傳感器主體及測壓連接管的材料。

包裝規(guī)格為CH-DPT-248、CH-DPT-248Ⅱ、CH-DPT-248Ⅲ。

安裝程序

1） 連接壓力傳感器系統(tǒng)前打開監(jiān)護(hù)儀。

2） 采用消毒措施打開包裝，確認(rèn)所有的接口安全密封以及三通閥等輔件工作狀態(tài)良好。

注意：連接接頭時(shí)，不要擰得太緊。

常規(guī)/科研壓力傳感器FOP-M

3） 旋塞閥的所有通口都應(yīng)蓋有孔的保護(hù)帽，直到傳感器系統(tǒng)內(nèi)注滿肝素生理鹽水溶液和排盡氣泡后，才更換成無孔的保護(hù)帽。

4） 把壓力傳感器連接到監(jiān)護(hù)儀上，按照監(jiān)護(hù)儀說明把監(jiān)護(hù)儀調(diào)零。

注意：a）如無法調(diào)零，請更換傳感器重新調(diào)零；如果調(diào)零不成功，請檢查電纜連線、監(jiān)護(hù)儀等是否正常。b）在安裝DPT-248Ⅱ、CH-DPT-248Ⅲ傳感器時(shí)，要用顏色編碼來鑒別血壓類型：紅色---動(dòng)脈壓；藍(lán)色---中心靜脈壓；黃色---肺動(dòng)脈壓；綠色---左冠狀動(dòng)脈壓；白色---其他。

5） 用肝素生理鹽水沖洗管路，并排盡管路中的空氣。

注意：管路不得有氣泡殘留。

6） 待所有管路中填充肝素生理鹽水后，將傳感器系統(tǒng)連接到人體。

性能注意

編輯

藥液填充

1） 遵照醫(yī)師說明，在一個(gè)密閉的*中準(zhǔn)備肝素生理鹽水

不同類型的壓力傳感器(24張)

 （通常是0.9%的生理鹽水加一定體積的水成肝磷脂）。

2） 打開已消毒好的傳感器包，核實(shí)所有的接頭均是安全的且所有的三通閥旋紐均是在所期望的位置。

3） 將*插頭插入*中，打開流量調(diào)節(jié)器（滾動(dòng)止流夾），輕輕擠壓*，同時(shí)擠壓傳感器沖洗閥，直到將所有空氣都排出*及所有管路。

4） 關(guān)閉流量調(diào)節(jié)器（滾動(dòng)止流夾），將*放入壓力護(hù)套中并懸掛在距離病人約2英尺高的掛桿上。

注意：此時(shí)不要給*加壓。

5） 仔細(xì)檢查系統(tǒng)中所有充入液體的部分，確認(rèn)所有的氣泡均已被排出。

6） 將*加壓到300mmHg，如果仍有氣泡殘留在系統(tǒng)中，擠壓沖洗閥除去系統(tǒng)中所有的空氣。

7） 將系統(tǒng)中三通閥的所有未使用的通道上的保護(hù)帽全部換成無孔保護(hù)帽。

8） 將傳感器系統(tǒng)連接到病人身上，再次沖洗系統(tǒng)以便除去管路中的血液。

為避免沖洗時(shí)氣泡或管路中的血液凝血回到患者，要確保管路中沖入液體并且允許少量血液通過導(dǎo)管回流的現(xiàn)象。

調(diào)零校準(zhǔn)

1） 建議將壓力傳感器及其三通閥置于腋中線水平，這個(gè)三通是用來通氣和傳感器調(diào)零的。

2） 核準(zhǔn)三通閥上的保護(hù)帽為有孔的，將傳感器與監(jiān)護(hù)儀連接起來，并按照監(jiān)護(hù)儀說明，將傳感器在大氣條件下調(diào)零。

3） 監(jiān)護(hù)儀調(diào)零后，關(guān)閉三通閥與空氣連通口，并蓋上無孔保護(hù)帽。 4） 用方波檢測系統(tǒng)的動(dòng)力反應(yīng)。動(dòng)力反應(yīng)測試應(yīng)在沖洗管路、排盡氣泡并與患者相連接調(diào)零和校準(zhǔn)等一系列操作后實(shí)施。

注意：系統(tǒng)需要大約一分鐘的平衡過程，然后施行小滴量檢查沖洗閥是否良好，用肉眼觀察是否有泄露。安裝30分鐘后要定期檢查，確保*壓力正常、流量正常并無泄露。因任何小的泄露可能導(dǎo)致監(jiān)護(hù)儀讀數(shù)錯(cuò)誤。

5）系統(tǒng)調(diào)零校準(zhǔn)正常后，按需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

使用禁忌

對已知出血性疾病者應(yīng)特別注意。

連續(xù)使用不得超過7天。

防腐技巧

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壓力傳感器被應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是工業(yè)上應(yīng)用非常多的壓力傳感器，但是工業(yè)上一般要求壓力傳感器能夠防腐蝕，壓力傳感器接頭和腔體采用進(jìn)口不銹鋼整體加工，作為壓力變送器彈體的不銹鋼材料耐蝕性高、衰減性能好，可以監(jiān)測任何與316L相兼容的介質(zhì)。下面我們還來介紹一下壓力傳感器的防腐技巧。
　　首先，了解被測介質(zhì)是否與316L相兼容：316，317L合金在100小時(shí)5%鹽霧測試中，都沒有出現(xiàn)腐蝕。其次，在選購傳感器產(chǎn)品時(shí)，向供應(yīng)商咨詢介質(zhì)對壓力傳感器是否有影響；通過對彈體耐腐蝕材料的選擇，以便達(dá)到用戶使用的需求。后，我們可以采用隔離辦法：壓力變送器前有鉬2鈦和鉭片，膜片與彈道管之間用甲基硅油傳送壓力，小量程可做到0～100kPa，如果膜片材料還不耐腐，則可加一層F46膜片，但儀表靈敏度有所降低。也可直接用F46作隔離膜片，傳遞液可選用氟油，則可起雙重隔離作用。 
　　壓力傳感器在使用過程中一旦發(fā)現(xiàn)其不能與介質(zhì)兼容就必須馬上更換傳感器，對應(yīng)一些特殊的介質(zhì)我們可以采用特殊的材質(zhì)或者特殊的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行測量，壓力傳感器未來肯定會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，所以作為廠家我們要積極開發(fā)新型壓力傳感器來適應(yīng)需要。

趨勢

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1.主要垂直行業(yè)，包括石油和天然氣、汽車和醫(yī)療保健的技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致了多種應(yīng)用程序以及壓力傳感器功能的演變。

2.汽車領(lǐng)域是壓力傳感器的重要的用戶之一，汽車生產(chǎn)的激增導(dǎo)致對壓力傳感器和相關(guān)組件的需求不斷增加。

3.機(jī)動(dòng)車安全已成為整個(gè)汽車行業(yè)的重要方面，圍繞此項(xiàng)特性的嚴(yán)格的政府法規(guī)有助于促進(jìn)汽車行業(yè)壓力傳感器的需求增長。

4.基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和納機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)的技術(shù)一直以來廣受大眾歡迎，采用量大增，導(dǎo)致壓力傳感器市場的增長。

5.消費(fèi)電子壓力傳感器使用量大大增加，成為整個(gè)市場發(fā)展較快的應(yīng)用領(lǐng)域。

6.終端使用行業(yè)如汽車和醫(yī)療保健市場趨于成熟成為阻礙北美和歐洲壓力傳感器市場的一大挑戰(zhàn)。

7.在亞洲國家，如中國、日本、印度和韓國快速的工業(yè)化和機(jī)動(dòng)車生產(chǎn)都可以歸結(jié)為亞太壓力傳感器市場的發(fā)展。

8.亞太和中東地區(qū)的智能城市基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展持有巨大的未來增長潛力。

9.消費(fèi)者購買壓力傳感器對其安裝和更換不斷飆升的成本心存憂慮，可能會(huì)影響壓力傳感器市場。

10.在過去的幾年中，壓力傳感器市場取得了迅速進(jìn)展，對競爭格局產(chǎn)生了積極影響，為市場引入了新的參與者并擴(kuò)大了市場現(xiàn)有參與者的范圍。 [4] 

原則

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現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感

EPXO壓力傳感器

器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測量時(shí)首先要解決的問題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設(shè)備也就可以確定了。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。

1、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型

要進(jìn)行—個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)椋词故菧y量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。

在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。

2、靈敏度的選擇

通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的廠擾信號(hào)。

傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

3、頻率響應(yīng)特性

傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。

傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號(hào)的頻率較低。

在動(dòng)態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。

4、線性范圍

傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證的線性，其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測量帶來*的方便。

5、穩(wěn)定性

傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。

在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。

傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。

在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。

6、精度

精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。

如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。

對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。

原理應(yīng)用

編輯

種類

力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用較為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。

認(rèn)識(shí)

在了解壓阻式壓力傳感器時(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

作業(yè)方式

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選擇壓力傳感器的時(shí)候需要注意很多問題，比如，壓力傳感器的量程、精度、壓力傳感器的溫度特性，化學(xué)特性都是要考慮的，而壓力傳感器的作業(yè)方式也是需要考慮的重要問題。
　　例如傳感器用于氣體壓力的測量與液體壓力的測量時(shí)情況便不同。氣體是可壓縮流體，增多時(shí)會(huì)貯存一定的壓縮能，減壓時(shí)又以動(dòng)能釋放出來，給傳感器彈性膜施加沖擊波。要求壓力傳感器有較大的過載能力。液體是不可壓縮流體，在壓力傳感器安裝時(shí)，擰緊螺拴又無可壓縮空間則可使液體壓力升高超過彈性膜的耐壓極限，導(dǎo)致彈性膜破裂。由于這種情況屢屢發(fā)生，也要求壓力傳感器有較大的過壓能力。壓力傳感器的工作環(huán)境惡劣時(shí)，例如有大的振動(dòng)、沖擊，大的電磁干擾，對傳感器提出更為嚴(yán)格的要求。不僅過壓能力強(qiáng)，而且要求機(jī)械密封可靠，防松動(dòng)，傳感器安裝正確。傳感器自身的引線、引腳以及外導(dǎo)線都應(yīng)加以電磁屏蔽，并將屏蔽良好接地。此外，應(yīng)考慮壓力傳感器與所測流體介質(zhì)的相容性問題。例如傳感器的彈性膜結(jié)構(gòu)應(yīng)與腐蝕性介質(zhì)相隔開，此時(shí)采有不銹鋼波紋套傳感器，傳感器內(nèi)用硅油作傳壓介質(zhì)。傳感器檢測易燃、易爆介質(zhì)壓力時(shí)，使用小激勵(lì)電流，防止彈性膜破裂時(shí)產(chǎn)生火花、火星，并增加壓力傳感器外套的耐壓能力。
　　只有了解了壓力傳感器的作業(yè)方式才能更好的選擇壓力傳感器，尤其是如今壓力傳感器正在飛速發(fā)展，所以了解壓力傳感器的作業(yè)方式是非常必要的。

關(guān)鍵作用

壓力傳感器不僅在生產(chǎn)測量中應(yīng)用廣泛，如今在我們生活中也常常看見，在我們大多的交通工具中都有壓力傳感器，可能一般人知道汽車上有壓力傳感器，其實(shí)普通的摩托車上也有壓力傳感器的應(yīng)用。

摩托車的動(dòng)力來自汽油機(jī)汽缸內(nèi)油的燃燒。只有充分燃燒才能提供很好的動(dòng)力，良好的燃燒必須具備良好的混合氣、充分的壓縮和點(diǎn)火三個(gè)條件。電噴系統(tǒng)能否正確的將空燃比控制在所需的范圍內(nèi)，決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)的優(yōu)劣。而汽油機(jī)空燃比的控制是采用調(diào)整與進(jìn)氣量相匹配的供油量實(shí)現(xiàn)的，因此，進(jìn)氣空氣流量的測量精度直接影響空燃比的控制精度。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動(dòng)電流太大，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點(diǎn)漂移明顯，調(diào)零電路過于復(fù)雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁*力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。

工作原理

金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：

R=ρ

式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω·

/m）

S——導(dǎo)體的截面積（

）

L——導(dǎo)體的長度（m）

我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)，其長度和截面積都會(huì)發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會(huì)發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時(shí)，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情。

原理應(yīng)用

抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋(閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。

陶瓷是一種*的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，*穩(wěn)定性好。高特性，低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。

保護(hù)

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壓力傳感器我們經(jīng)常使用，我們在使用過程中一定要注意保護(hù)壓力傳感器，因?yàn)閴毫鞲衅麟m然有不銹鋼保護(hù)，但是壓力傳感器還是很容易損壞的，尤其是使用不當(dāng)很容易造成壓力傳感器損壞導(dǎo)致?lián)p失。

首先肯定是傳感器超量程使用，不要施加超過額定耐壓力的壓力。若施加了耐壓力以上的壓力，可能引起破損。其次是使用環(huán)境，避免在有可燃性和爆炸性氣體的環(huán)境下使用。還有就是電源電壓和負(fù)載短路，使用時(shí)請不要超過使用電壓范圍。若施加了使用電壓范圍以上的電壓，則可能引起破裂或燒毀。避免使負(fù)載短路。否則可能引起破裂或燒毀。還有一點(diǎn)比較少見就是誤布線，避免對電源的極性等進(jìn)行錯(cuò)誤布線。否則可能引起破裂或燒毀。

壓力傳感器在使用的時(shí)候一定要學(xué)會(huì)如何保護(hù)它，否則它很容易被損壞從而造成生產(chǎn)上的損失，當(dāng)然只要我們按廠家說明書正確操作，避免上述的幾個(gè)問題，壓力傳感器還是可以長時(shí)間工作的。有些壓力傳感器能用到幾年甚至十幾年。主要是要學(xué)會(huì)如何保護(hù)它。

分類

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壓電式

壓電式壓力傳感器原理基于壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。壓電式壓力傳感器的種類和型號(hào)繁多，按彈性敏感元件和受力機(jī)構(gòu)的形式可分為膜片式和活塞式兩類。膜片式主要由本體、膜片和壓電元件組成。壓電元件支撐于本體上，由膜片將被測壓力傳遞給壓電元件，再由壓電元件輸出與被測壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。這種傳感器的特點(diǎn)是體積小、動(dòng)態(tài)特性好、耐高溫等?，F(xiàn)代測量技術(shù)對傳感器的性能出越來越高的要求。

例如用壓力傳感器測量繪制內(nèi)燃機(jī)示功圖，在測量中不允許用水冷卻，并要求傳感器能耐高溫和體積小。壓電材料較適合于研制這種壓力傳感器。石英是一種非常好的壓電材料，壓電效應(yīng)就是在它上面發(fā)現(xiàn)。比較有效的辦法是選擇適合高溫條件的石英晶體切割方法,例如XYδ（+20°～+30°）割型的石英晶體可耐350℃的高溫。而LiNbO3單晶的居里點(diǎn)高達(dá)1210℃，是制造高溫傳感器的理想壓電材料。

擴(kuò)散硅式

被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），

擴(kuò)散硅式

高溫壓變

工業(yè)型壓變

使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號(hào)。

藍(lán)寶石式

利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有的計(jì)量特性。

藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅(jiān)固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內(nèi)），因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍(lán)寶石的抗輻射特性*；另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。

用硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在較惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jià)比高。

表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅(jiān)固的連接在一起）。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，變化的幅度與被測壓力成正比。

傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達(dá)到壓力測量的目的。

壓電傳感器

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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，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

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)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，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量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。

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。

壓力傳感器的技術(shù)參數(shù)

量程

0~0.5Mpa/0~200Mpa

精度

±0.25 %F·S

*漂移

0.1% F·S

零點(diǎn)失調(diào)

±1% F·S/

滿程失調(diào)

±1% F·S/

零點(diǎn)溫漂

±0.05% F·S /℃

滿程溫漂

±0.05% F·S /℃

工作溫度

-40℃ ~ +120 ℃

存儲(chǔ)溫度

-40℃ ~ +120 ℃

補(bǔ)償溫度

-20℃ ~ +85 ℃

工作電壓

9~36VDC

電流輸出

4~20mA

毫伏輸出

0~5VDC

絕緣電阻

100MΩ(50VDC)

介質(zhì)兼容

316SS或304不銹鋼

法蘭規(guī)格

DN50 PN4.0 GB9116.7-8.8 &DN80 PN4.0 GB9116.7-8.8

故障與檢測

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常見故障

壓力傳感器容易出現(xiàn)的故障主要有以下幾種：

*種是壓力上去，變送器輸也上不去。此種情況，先應(yīng)檢查壓力接口是否漏氣或者被堵住，如果確認(rèn)不是，檢查接線方式和檢查電源，如電源正常則進(jìn)行簡單加壓看輸出是否變化，或者察看傳感器零位是否有輸出，若無變化則傳感器已損壞，可能是儀表損壞或者整個(gè)系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)的問題；

第二種是加壓變送器輸出不變化，再加壓變送器輸出突然變化，泄壓變送器零位回不去，很有可能是壓力傳感器密封圈的問題。常見的是由于密封圈規(guī)格原因，傳感器擰緊之后密封圈被壓縮到傳感器引壓口里面堵塞傳感器，加壓時(shí)壓力介質(zhì)進(jìn)不去，但在壓力大時(shí)突然沖開密封圈，壓力傳感器受到壓力而變化。排除這種故障的方法是將傳感器卸下，直接察看零位是否正常，若零位正常可更換密封圈再試；

第三種是變送器輸出信號(hào)不穩(wěn)。這種故障有可能是壓力源的問題。壓力源本身是一個(gè)不穩(wěn)定的壓力，很有可能是儀表或壓力傳感器抗*力不強(qiáng)、傳感器本身振動(dòng)很厲害和傳感器故障；第四種是變送器與指針式壓力表對照偏差大。出現(xiàn)偏差是正常的現(xiàn)象，確認(rèn)正常的偏差范圍即可；

后一種易出現(xiàn)的故障是微差壓變送器安裝位置對零位輸出的影響。微差壓變送器由于其測量范圍很小，變送器中傳感元件會(huì)影響到微差壓變送器的輸出。安裝時(shí)應(yīng)使變送器的壓力敏感件軸向垂直于重力方向，安裝固定后調(diào)整變送器零位到標(biāo)準(zhǔn)值。

零點(diǎn)漂移

造成壓力傳感器的零點(diǎn)漂移的主要有以下幾個(gè)原因：

1.應(yīng)變片膠層有氣泡或者有雜質(zhì)

2.應(yīng)變片本身性能不穩(wěn)定

3.電路中有虛焊點(diǎn)

4.彈性體的應(yīng)力釋放不*；此外還和磁場,頻率,溫度等很多有關(guān)系。電漂或一些漂移都會(huì)存在，但我們可以通過一些方式縮小其范圍或修正。

零點(diǎn)熱漂移是影響壓力傳感器性能的重要指標(biāo)，受到廣泛重視。上認(rèn)為零點(diǎn)熱漂移僅取決于力敏電阻的不等性及其溫度非線性，其實(shí)零點(diǎn)熱漂移還與力敏電阻的反向漏電有關(guān)。在這點(diǎn)上，多晶硅可以吸除襯底中的重金屬雜質(zhì)，從而減小力敏電阻的反向漏電、改善零點(diǎn)熱漂移，提高傳感器的性能。

縮小電漂移和修正電漂移還有哪些方式呢？零點(diǎn)電漂移除了影響壓力傳感器的測量精度和降低靈敏度之外，還有哪些重要影響呢？

利用零點(diǎn)電漂移可以消除壓力傳感器的熱零點(diǎn)漂移，所謂零點(diǎn)漂移，是指當(dāng)放大器的輸入端短路時(shí)，在輸入端有不規(guī)律的、變化緩慢的電壓產(chǎn)生的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因是溫度的變化對晶體管參數(shù)的影響以及電源電壓的波動(dòng)等，在多數(shù)放大器中，前級(jí)的零點(diǎn)漂移影響大，級(jí)數(shù)越多和放大倍數(shù)越大，則零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。

漂移的大小主要在于應(yīng)變材料的選用，材料的結(jié)構(gòu)或是組成決定其穩(wěn)定性或是熱敏性。

材料選好后的加工制成也很重要，工藝不同，會(huì)生產(chǎn)出不同效果的應(yīng)變值，關(guān)鍵也在于通過一些老化等調(diào)節(jié)后，電橋值的穩(wěn)定或程規(guī)律的變化。

漂移的調(diào)節(jié)手段很多，大都根據(jù)廠家的條件或生產(chǎn)需求所決定，大多數(shù)廠家對零點(diǎn)漂移都控制得很好。溫度調(diào)節(jié)可通過內(nèi)部溫度電阻和制熱零敏度電阻補(bǔ)償、老化等。

對于采用電路轉(zhuǎn)換的變壓器中，電路部份的漂移可用通過選用好的元器件和設(shè)計(jì)更合適的電路來補(bǔ)償。

應(yīng)變材料要選靈敏系數(shù)高、溫度變化小的材料。

故障檢測

檢查施工現(xiàn)場出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是由于壓力傳感器使用和安裝方法不當(dāng)引起的，歸納起來有幾個(gè)方面。

1、一次元件(孔板、遠(yuǎn)傳測量接頭等)堵塞或安裝形式不對，取壓點(diǎn)不合理。

2、引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，變送器過程法蘭中存有沉積物，形成測量死區(qū)。

3、變送器接線不正確，電源電壓過高或過低，指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不良。

4、沒有嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝，安裝方式和現(xiàn)場環(huán)境不符合技術(shù)要求。

注意事項(xiàng)

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首先，要避免變送器跟具有腐蝕性和溫度過高的介質(zhì)接觸以避免損壞它;導(dǎo)壓管安裝的位置是在溫度波動(dòng)較小的場合;在測量一些介質(zhì)具有很高的溫度的時(shí)候，必須要接上冷凝器，這是因?yàn)橐苊庾兯推髟诠ぷ鞯臅r(shí)候溫度超過一定的限度;要保持好導(dǎo)管里的暢通無阻;在寒冷的冬天使用時(shí)，如果變送器安裝在室外的話，還得注意采取好防凍的措施，這是為了不讓引壓口里的液體因?yàn)榻Y(jié)冰的緣故導(dǎo)致它的體積膨脹起來，這樣容易損害傳感器;使用者在接線的時(shí)候，要把電纜穿過防水的接頭又或者是繞性管然后將密封螺帽給擰緊，這是可以防止液體這些東西經(jīng)過電纜滲漏到變送器的殼體里面?，F(xiàn)在來說一下在測量液體壓力和氣體壓力時(shí)的注意事項(xiàng)，大家要區(qū)分清楚。在測量液體壓力的時(shí)候，取壓口必須要開在流程管道的側(cè)面的地方，這是為了防止有渣滓沉淀的緣故，還有這個(gè)時(shí)候安裝變送器的地方應(yīng)該防止有其他液體的沖擊，避免傳感器因?yàn)槭艿降膲毫^大而損壞。而在測量氣體壓力的時(shí)候，這個(gè)取壓口就必須開在流程管道的頂端位置，注意這是跟測量液體壓力的時(shí)候的差異，然后變送器必須要安裝在流程管道的上部，這是方便已經(jīng)積累的液體可以容易地注入到流程管道中去。

在日常生活中使用和購買壓力傳感器都需要都它有一定的了解，特別在使用的時(shí)候，如果沒有了解好注意事項(xiàng)的話，很容易導(dǎo)致機(jī)器發(fā)生故障或者損壞傳感器現(xiàn)象的發(fā)生，又或者是導(dǎo)致測量精確度下降甚至數(shù)據(jù)有誤。 [5] 

選用使用方法

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壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中較為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號(hào)?；蛟谝欢芜B續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號(hào)。而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。

通常在選用的時(shí)候，需要具備以下幾點(diǎn)常識(shí)：

1、品牌誤區(qū)：很多時(shí)候大家都認(rèn)為國產(chǎn)的產(chǎn)品是不好用，甚至是不能用。

2、精度誤區(qū)：大家在選擇產(chǎn)品的時(shí)候，總以為精度是重要的；其實(shí)從某個(gè)角度來說：穩(wěn)定性比產(chǎn)品的精度更重要，精度選擇應(yīng)該是建立在高穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上的。

3、追求廉價(jià)：物美價(jià)廉這是每個(gè)人希望看到的；但事實(shí)上，高品質(zhì)的產(chǎn)品就決定了它的價(jià)格會(huì)相對的高一些。

4、選擇合適的量程、合適的精度、合適安裝方式、合適的輸出方式。

在使用的時(shí)候也要對以下常識(shí)進(jìn)行了解：

1、檢查安裝孔的尺寸、保持安裝孔的清潔；

2、正確安裝、選擇恰當(dāng)?shù)奈恢茫?/p>

3、仔細(xì)清潔、保持干燥；

4、避免高低溫干擾、高低頻干擾、靜電干擾；

5、防止壓力過載；

壓力傳感器在我國的工業(yè)實(shí)踐中是較為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，因此對其進(jìn)行一個(gè)全面的了解是非常有必要的。