电阻式压力传感器:dfrobot电阻式压力传感器简介

2021/11/05 10:15 · 传感器知识资讯 ·  · 电阻式压力传感器:dfrobot电阻式压力传感器简介已关闭评论
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电阻式压力传感器:dfrobot电阻式压力传感器简介  第1张

电阻式压力传感器:dfrobot电阻式压力传感器简介

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电阻式压力传感器:压阻式压力传感器

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压阻式压力传感器
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压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件,在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺,在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻,并将电阻接成桥路,单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时,单晶硅产生应变,使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化,再由桥式电路获相应的电压输出信号。
中文名
压阻式压力传感器
外文名
Piezoresistive pressure sensor
又 称
扩散硅压力传感器
类 型
压力式传感器的一种
核心部分
N型的圆形硅膜片
应 用
航天、航空、航海、石油化工
目录
1
压阻式压力传感器应用
2
压阻式传感器的应变与温度交叉灵敏度分析
?
交叉灵敏度分析
?
计算实例
3
压阻式传感器的工作原理
4
压阻式传感器的结构
压阻式压力传感器压阻式压力传感器应用
编辑
语音
压阻式传感器是用于这方面的较理想的传感器。例如,用于测量直升飞机机翼的气流压力分布,测试发动机进气口的动态畸变、叶栅的脉动压力和机翼的抖动等。在飞机喷气发动机中心压力的测量中,使用专门设计的硅压力传感器,其工作温度达500℃以上。在波音客机的大气数据测量系统中采用了精度高达0.05%的配套硅压力传感器。在尺寸缩小的风洞模型试验中,压阻式传感器能密集安装在风洞进口处和发动机进气管道模型中。单个传感器直径仅2.36毫米,固有频率高达300千赫,非线性和滞后均为全量程的±0.22%。在生物医学方面,压阻式传感器也是理想的检测工具。已制成扩散硅膜薄到10微米,外径仅0.5毫米的注射针型压阻式压力传感器和能测量心血管、颅内、尿道、子宫和眼球内压力的传感器。图3是一种用于测量脑压的传感器的结构图。压阻式传感器还有效地应用于爆炸压力和冲击波的测量、真空测量、监测和控制汽车发动机的性能以及诸如测量枪炮膛内压力、发射冲击波等兵器方面的测量。此外,在油井压力测量、随钻测向和测位地下密封电缆故障点的检测以及流量和液位测量等方面都广泛应用压阻式传感器。随着微电子技术和计算机的进一步发展,压阻式传感器的应用还将迅速发展
[1]

压阻式压力传感器压阻式传感器的应变与温度交叉灵敏度分析
编辑
语音
压阻式传感器是在圆形硅膜片上扩散出四个电阻,这四个电阻接成惠斯登电桥。当有应力作用时,两个电阻的阻值增加,增另外由于温度影响,使每个电阻都有变化量。且用线性方程近似求解可充分利用较为成熟的线性方程组的数值方法理沦,使问题大大简化,因此在实际应用中仍具有重要意义,而参量变化较大时,忽略交叉灵敏度对于求解精度影响较大。
压阻式压力传感器交叉灵敏度分析
交叉灵敏度既与传感器应变片自身的压阻系数、弹性模量、温度系数有关,又与电桥的供电电压有关,因此应变和温度同时作用于传感器时,传感器的输出不是应变和温度单独作用时产生的输出量的简单迭加,还存在着热力学和力学量的相互作用,这个作用反映为交叉灵敏度,其大小反映了这种相互作用的程度。实际上,交叉灵敏度反映了在不同应变时,温度灵敏度不是一个常数,而是随着应变的变化而变化,交叉灵敏度的大小描述了温度灵敏度偏离常数的程度。实验中通过在不同应变下测量温度灵敏度,作出ST-ε曲线,该曲线的斜率便反映了交叉灵敏度的大小。
压阻式压力传感器计算实例
以IC Sensors公司的S17-30A型传感器为例,结合A/D转换器AD7731把模拟量转换成数字量—6位16进制原码,再把16进制的原码送入AT89c52单片机,由单片机送出原码值。实验中以标准压力作为输入,测取不同温度条件下16进制的原码值,实验数据如表1所示。
由表1中的数据,利用方程(7)进行计算。首先在同一温度不同压力条件下,然后再在同一压力不同温度条件下借助MATLAB语言分别解矩阵得:
Sε,ST计算结果与传感器自身的技术指标非常接近,而交叉灵敏度SεT的技术指标只能通过上述方法或类似方法求出。
压阻式压力传感器压阻式传感器的工作原理
编辑
语音
压阻式传感器是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后,电阻率发生变化,通过测量电路就可得到正?比于力变化的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)的测量和控制。?当力作用于硅晶体时,晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化,扰动了载流子纵向和横向的平均量,从而使硅的电阻率发生变化。?这种变化随晶体的取向不同而异,因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。硅的压阻效应不同于金属应变计,前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化,后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化,而且前者的灵敏度比后者大50~100倍
[2]
。?
压阻式压力传感器压阻式传感器的结构
编辑
语音
这种传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内,引出电极引线。压阻式压力传感器又称为固态压力传感器,它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力,而是直接通过硅膜片感受被测压力的。?硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔,另一面是与大气连通的低压腔。硅膜片一般设计成周边固支的圆形,直径与厚度比约为20~60。在圆形硅膜片定域扩散4条P杂质电阻条,并接成全桥,其中两条位于压应力区,另两条处于拉应力区,相对于膜片中心对称。?此外,也有采用方形硅膜片和硅柱形敏感元件的。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条,两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。?压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。?当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的不平衡输出。?用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片,硅片为敏感?材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视,尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
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解读词条背后的知识
天津元象STARPOINT
工业零部件打包技术服务商
以点概面,压阻式压力传感器的构造
压阻式压力传感器不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力,而是直接通过硅膜片感受被测压力的。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔,另一面是与大气连通的低压腔。压力传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电...
2020-12-230
天津元象STARPOINT
工业零部件打包技术服务商
压阻式压力传感器你真的了解么?
一场疫情将原本饱和的医疗行业推入前沿,疫情在国外的扩散又使得国内的呼吸机行业迅速崛起,随着交易额的增长,呼吸机的必要配件压力传感器的市场也逐渐热火朝天。压力传感器是将压力转换为电信号输出的传感器。压力传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压...
2020-04-270
LONGLV隆旅电子
上海隆旅电子科技有限公司
「隆旅干货分享」压阻式压力传感器的工作原理及应用
/// 专 业 的 工 业 传 感 与 测 量 头 条 号 ///压阻式压力传感器工作原理当传感器处在压力介质中时,介质压力作用于波纹膜片上,其中的硅油受压,硅油将膜片的压力传感给半导体芯体。受压后其电阻值发生变化,电阻信号通过引线引出。不锈钢波纹膜片壳体感受压力并保护芯体...
2019-12-160
参考资料
1.

伞海生, 宋子军, 王翔, et al. 适用于恶劣环境的MEMS压阻式压力传感器[J]. 光学精密工程, 2012, 20(3):550-555.
2.

姜润翔, 贾亦卓, 龚沈光, et al. 压阻式压力传感器:, 2013.
电阻式压力传感器:dfrobot电阻式压力传感器简介  第2张

电阻式压力传感器:电阻应变压力传感器

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电阻应变压力传感器
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电阻应变式压力传感器广泛应用于各种工业自控环境,是工业实践中最为常用的一种传感器。
中文名
电阻应变压力传感器
外文名
Piezoresistive pressure sensor
功 能
输出零件本身物理量变化信号
目录
1
简介
?
工作原理
?
分类
2
如何提高使用精度
3
使用及注意事项
?
延长使用寿命
?
注意事项
4
电阻应变片
5
相关技术参数
电阻应变压力传感器简介
编辑
语音
中文名称:电阻应变压力传感器英文名称:Resistance strain pressure sensor压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
电阻应变压力传感器工作原理
将电阻应变片粘贴在弹性元件特定表面上,当力、扭矩、速度、加速度及流量等物理量作用于弹性元件时,会导致元件应力和应变的变化,进而引起电阻应变片电阻的变化。电阻的变化经电路处理后的以电信号的方式输出,这就是电阻应变式传感器的工作原理。
电阻应变压力传感器分类
力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。电阻应变压力传感器按其应变化的分类来说,主要有电阻丝应变片、半导体应变片两类。
电阻应变压力传感器如何提高使用精度
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1.数学模型电阻丝应变片一般是粘贴在传感器的弹性体上,当传感器承受压力后的,弹性体产生形变,引起粘贴在弹性体上的应变片电阻值变化。在一般情况下,传感器内都是由4个应变片组成一个测量电桥,在大多数的使用情况下,传感器内部4个应变片同时受力,并且在受压形变的作用下,2个应变片阻值增大,2个变小。2.激励方式电阻应变压力传感器的激励方式有恒压源和恒流源两种。在较理想的条件下,采用恒流源方式比恒压源在减少温度误差方面有更多的改善。3.精度的提高提高传感器使用精度的方法有很多,如提高放大电路性能,在二次仪表上采取补偿措施等等。但是在三次仪表有足够精度的情况下,提高传感器一次输出信号U精度则显得更为重要。在工业现场中,最主要的干扰源之一是电网的干扰,在恒压源激励方式下,提高激励电压E的抗干扰能力则最为有效。一般采用二级稳压供电和交一直一供电两种方式。
电阻应变压力传感器使用及注意事项
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电阻应变压力传感器延长使用寿命
1.传感器量程的选择在一般使用情况下,传感器的承受负荷不应超过传感器的额定负荷容量。一般情况下,应使其量程为额定负荷的150%左右。量程选择太小,不仅是影响其性能,而且影响使用寿命。2.应变片的保护应变片在潮湿环境中受潮会使绝缘电阻下降,导致测量灵敏度降低,甚至电桥不能正常平衡,无法投入工作。在水处理车间中,防潮、防腐显得尤其重要。比较有效的处理方法是传感器外表进行喷塑处理后的,均匀涂上中性凡士林,然后再不影响传力的情况下,为传感器设立一个防护外壳,要求防护外壳既能防水、防尘又能通风。3.引出线的连接应变片电阻丝是较细的,它与引出线的粗导线之间的连接点往往是疲劳断裂的地方。这是由于截面积不同而引起的应力集中或导线在锡焊中引起黑变化所致。从实际使用情况看,在使用时间长,冲击力大的使用条件下,这类问题很多,希望增设专用的固定装置等。
电阻应变压力传感器注意事项
1.要尽量减小侧斜负荷及偏心负荷的影响为保证使用精度,应使加载力的作用线传感器受力轴线重合,避免产生附加力矩,侧向负荷不仅影响测量精度,而且对传感器使用寿命也是不利的。2.避免温度剧烈变化温度的剧烈变化对传感器的使用精神影响很大。在要求一定精度而且使用多个传感器时,各传感器的温度分布应尽量接近,以减少整个系统中的温度误差。在工作现场中,传感器的使用应避免日晒及阳光直射,避免环境温度的剧烈变化。
电阻应变压力传感器电阻应变片
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金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示:ρ——金属导体的电阻率(Ω。cm2/m )S ——导体的截面积(cm2 )L ——导体的长度(m )我们以金属丝应变电阻为例,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会发生改变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小而截面增加,电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化(通常是测量电阻两端的电压),即可获得应变金属丝的应变情况。
电阻应变压力传感器相关技术参数
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灵敏度:0.5mV/V非线性:±1% RO滞后误差:1% RO温度影响:BPR-2采用风强制冷却时,在0.1~0.14MPa的气压下,螺纹部分的温度不高于180℃,温度零点变化0.04%RO/℃在水压为0.06~0.08MPa下,膜片温度不高于1100℃,温度零点变化0.01%RO/℃激励电压:最高10V(AC或DC)允许过载能力:20% RC连接螺纹:M20×1.5(mm)注:RO为额定输出(激励电压=10V)RL为额定负荷(测试时g=9.m/s)
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电阻式压力传感器:dfrobot电阻式压力传感器简介  第3张

电阻式压力传感器:电阻式压力传感器的作用及其工作原理

  电阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件,在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺,在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻,并将电阻接成桥路,单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时,单晶硅产生应变,使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化,再由桥式电路获相应的电压输出信号。
压力传感器,资料图
  压阻式传感器是用于这方面的较理想的传感器。例如,用于测量直升飞机机翼的气流压力分布,测试发动机进气口的动态畸变、叶栅的脉动压力和机翼的抖动等。在飞机喷气发动机中心压力的测量中,使用专门设计的硅压力传感器,其工作温度达500℃以上。在波音客机的大气数据测量系统中采用了精度高达0.05%的配套硅压力传感器。
  在尺寸缩小的风洞模型试验中,压阻式传感器能密集安装在风洞进口处和发动机进气管道模型中。单个传感器直径仅2.36毫米,固有频率高达300千赫,非线性和滞后均为全量程的±0.22%。在生物医学方面,压阻式传感器也是理想的检测工具。已制成扩散硅膜薄到10微米,外径仅0.5毫米的注射针型压阻式压力传感器和能测量心血管、颅内、尿道、子宫和眼球内压力的传感器。
  压阻式传感器还有效地应用于爆炸压力和冲击波的测量、真空测量、监测和控制汽车发动机的性能以及诸如测量枪炮膛内压力、发射冲击波等兵器方面的测量。此外,在油井压力测量、随钻测向和测位地下密封电缆故障点的检测以及流量和液位测量等方面都广泛应用压阻式传感器。随着微电子技术和计算机的进一步发展,压阻式传感器的应用还将迅速发展。
  电阻应变式压力传感器是电阻式压力传感器的一种,其通过粘结在弹性元件上的应变片的阻值变化来测量压力值的。用于力、扭矩、张力、位移、转角、速度、加速度和振幅等测量。电阻应变式压力传感器所运用的基本原理是电阻的应变效应:导体受机械变形时,其电阻值发生变化,称为“应变效应”。
  应变片由应变敏感元件、基片和覆盖层、引出线三部分组成。应变敏感元件一般由金属丝、金属箔(高电阻系数材料)组成,它把机械应变转化成电阻的变化。基片和覆盖层起固定和保护敏感元件、传递应变和电气绝缘作用。
  以上便是电阻式压力传感器作用及其工作原理的介绍了。相信网友们看了上面的介绍之后已经有所了解了。如果还想了解更多的相关资讯,那么就关注我们网站吧。

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