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压力传感器知识
更新时间:2010-01-05 点击次数:4726

压力传感器知识

 
压力传感器是工业实践中zui为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主

要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。

  我们知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。某些晶体介质,当沿着一定

方向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应;当机械力撤掉之后,又会重新回

到不带电的状态,也就是受到压力的时候,某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓

的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。

  压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石

英(二氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范

围之内,压电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,压电性质*消失(这个高温

就是所谓的 “ 居里点 ” )。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比

较低),所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度

和压电系数,但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人

造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以已经得到了广泛的应用。

  在现在压电效应也应用在多晶体上,比如现在的压电陶瓷,包括钛酸钡压电陶瓷、

PZT 、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

  压电效应是压电传感器的主要工作原理,压电传感器不能用于静态测量,因为经过

外力作用后的电荷,只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是

这样的,所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

  压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种

常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电

式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛

的应用,特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发

动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮

子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压

力,也可以用来测量微小的压力。

  压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式微音器就是由压电

传感器制成的,因为测量动态压力是如此普遍,所以压电传感器的应用就非常广泛。

除了压电传感器之外,还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器,利用应变效应的应变

式传感器等,这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料,在不同的场合能够

发挥它们*的用途。
 

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