压阻式压力传感器工作原理及结构特点

压阻式压力传感器工作原理及结构特点

压力传感器是一种将液体或气体(液体的压力)与固体压力相互转换为电信号的器件,是利用压阻式传感器来检测液体或气体在不同位置和方向上的压力的变化,其基本原理是利用液体介质的阻力变化来确定压力分布和变化的元件。常见有压阻式压力传感器、电容式压力传感器等。压阻式传感器是利用液体的压力变化而将液体的压力转化为电信号的器件。其中液体介质又分为液体微粒两种:其结构可分为:压阻式压力传感器(结构简单、制造方便)和弹簧式压力传感器(结构复杂、制造成本高)两种。下面介绍压阻式压力传感器工作原理中的三种类型的结构特点以及它们在不同位置和方向上的工作特性以及压阻式压力传感器在各类液体介质中的应用。

压阻式压力传感器工作原理及结构特点

1.压阻式压力传感器工作原理

压阻式压力传感器是利用液体微粒的阻力变化来确定压力分布和变化的器件,主要由压敏元件和电阻元件两部分组成。压敏元件,其特点是结构简单成本低廉可以长期使用;电阻元件则具有较高的灵敏度和抗干扰能力。通常压敏元件使用三个电阻元件组成。它们分别为:RS485 (两个电阻元件)、RT232 (两个电阻元件)和RT485 (两个电阻元件)。RS485电路是通过电阻器改变电阻值而实现信号放大;RT485电路是通过外部电阻来实现信号放大;RT485电路是通过外界电阻来实现信号放大,即通过将电压变为电流实现信号放大。由于压敏元件和电阻元件都是通过改变液体微粒表面上存在的毛细管状结构而实现信号放大。

2.结构特点

压阻式压力传感器是由若干个电阻和弹性元件组合而成的,具有较大的体积和重量。在结构上,大多数压阻式压力传感器采用弹簧结构。这些元件所构成的元件上有两个压耳,一个是压力元件(或称压头),另一个是与压力传感器外壳相连的阻力腔。由于在传感器外壳上有两个压耳,其压耳可以向一个方向移动,所以在不影响其刚度和传感性能的情况下,压耳的长度比弹簧长出很多,这样可使压耳处于密封状态,所以其寿命长达几十年不会发生泄漏。”弹簧式压阻式传感器具有较好的抗干扰能力和抗振能力,可用于各种介质之上。因此,该类传感器主要用于检测液体或气体在压力或温度下工作时所产生的变化。

3.工作特性

不同类型的压阻式压力传感器在不同的工作模式下的性能不同,如适用于在潮湿环境下使用的电容式压阻压力传感器和适用于在高温下使用的热敏压力传感器等;其最大输出电流是3 A,输出电压与温度成正比,当温度升高时其输出电压也随之升高。此外,与电阻式压力传感器相比,电容式压阻式压力传感器所受环境温度影响较小,但也存在一定的误差。另外,电子元件之间的相互耦合作用也对电容式压力传感器输出性能有一定的影响,但随着电子元件数量和封装技术的进步与发展,这一问题已得到解决;另外,电子元件之间的相互耦合作用是电子元件工作频率随温度变化,当温度升高时压力亦随之变化。但这两种方式均不能很好地避免因温度升高而引起信号失真,因此它们不能用于高温条件下对非线性参数变化敏感的环境检测中。