压力传感器压电与压阻效应-原理区别与适用场合

压力传感器压电与压阻效应是两条完全不同的技术路线,一条擅长快变、一条擅长静态。选型第一步,就是按“到底要测什么”先把原理定下来,再去对量程和介质——测脉动冲击选压电式,测油压液压这类稳定压力选压阻式,选反了后面怎么调都救不回来。

压力传感器压电与压阻效应靠什么把压力变成信号
压力传感器能把感受到的压力按一定规律变成电信号,靠的就是各种"效应"。工业里用得最多的是压电效应和压阻效应,原理不同,适用场合也完全不同——选型第一步就是先按你测什么,定用哪种效应。
压力传感器压电效应:快变、冲击用它
压电效应说的是:某些晶体各向异性,沿某方向受机械力发生形变时,内部产生极化电荷,外力撤了又回到不带电状态。科学家就拿这个效应做了压电传感器。它的特点是响应快、刚度大,但电荷会慢慢泄漏,所以只能测动态、交变的压力,比如脉动、冲击;静态压力它测不了,电荷漏光读数就往下掉。配套要高阻抗电荷放大器、低噪声同轴电缆。
压电效应的特点与配套
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 机理 | 某些晶体各向异性,受机械力形变时内部产生极化电荷,外力撤去又回到不带电状态 |
| 优点 | 响应快、刚度大 |
| 限制 | 电荷会慢慢泄漏,只能测动态、交变压力(脉动、冲击);静态压力测不了 |
| 配套 | 高阻抗电荷放大器 + 低噪声同轴电缆 |
压力传感器压阻效应:静态、准静态用它
压阻效应说的是:半导体(硅)材料受压后电阻会变化,把四个应变电阻接成惠斯通电桥,压力一压,桥路输出就变。它能测静态和准静态压力,调理方便、灵敏度高,工业里的油压、液压、气压大多是这种。温度会影响桥路平衡,所以要做温度补偿。
压阻效应的特点与补偿
压阻效应的机理是:半导体(硅)材料受压后电阻会变化,把四个应变电阻接成惠斯通电桥,压力一压桥路输出就变。它的强项是能测静态和准静态压力,调理方便、灵敏度高——工业里的油压、液压、气压测量大多是这一种。
代价是温度会影响桥路平衡,所以要做温度补偿,工业型基本都带温补。选型上记住一句话:测冲击、脉动选压电式;测油压、液压这类稳定压力选压阻式。把测量性质先定下来,原理就定了一大半,再去对量程和介质。
两种效应怎么对号入座
拿工况直接对,比记原理快得多。下面这几类是现场最常碰到的:
| 工况 | 选哪种 | 为什么 |
|---|---|---|
| 液压、气压系统的油压气压,变化慢 | 压阻式 | 能测静态与准静态,调理方便、灵敏度高 |
| 内燃机缸压、水锤、爆炸冲击峰值 | 压电式 | 响应快、刚度大,抓得住快速变化的峰值 |
| 管道脉动压力、振动监测 | 压电式 | 测的是交变分量,动态特性好 |
| 液位、称重类的静态压力 | 压阻式 | 静态下电荷不泄漏,读数能稳得住 |
原理选反了会怎样:三个现场现象
原理选反,不是调一调就能补救的事,表现都挺典型:
| 现场现象 | 可能原因 | 怎么处理 |
|---|---|---|
| 压电式测静态压力,读数慢慢往下掉 | 晶体产生的电荷会缓慢泄漏,静态下存不住 | 静态测量换压阻式,压电式只用来测动态与冲击 |
| 压阻式读数随温度漂 | 温度影响惠斯通电桥的平衡 | 开启温度补偿,或选带温补的工业型 |
| 压电式信号线一加长,噪声就大、信号发飘 | 电荷很弱,高阻抗回路容易漏电、受干扰 | 用低噪声同轴电缆,尽量靠近电荷放大器,线别拖太长 |
我们碰到过拿压电式去测管路稳定压力的,刚开始读数还算正常,过一阵就缓慢往下掉,其实是电荷在慢慢漏、不是压力在降。换上压阻式、加上温补,数据就稳住了。所以原理这一步定错了,后面标定、滤波怎么调都是白忙。
压力传感器选型一句话
测冲击、脉动选压电式;测油压、液压这种稳定压力选压阻式。把测量性质先定下来,原理就定了一大半,再去对量程和介质。别拿压电式去测静态压力,也别指望压阻式去追高速冲击。
压力传感器常见问题
问:压阻式和压电式,按什么定用哪个原理?
答:先看测的是静态还是动态。油压、液压、气压这类稳定压力用压阻式,硅材料接成惠斯通电桥,桥路输出随压力变;脉动、冲击这类快变压力用压电式。
问:压阻式压力传感器为什么要做温度补偿?
答:硅材料受压后电阻变化,四个应变电阻接成惠斯通电桥输出信号。温度会影响桥路平衡,不补偿零点就跟着温度漂,所以工业型基本都带温补。
问:压电式压力传感器配套,要配哪些信号器件?
答:得配高阻抗电荷放大器,信号线用低噪声同轴电缆。压电效应产生的电荷很弱,只有接在输入阻抗极高的回路上才存得住,线一长信号就丢。
问:拿压阻式去追高速冲击压力,行不行?
答:不行。压阻式擅长静态和准静态,灵敏度高、调理方便;高速冲击得交给压电式,它响应快、刚度大。原理选反了,后面怎么调都救不回来。
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