项目二 压力检测

项目背景

压力在工业自动化生产过程中是重要的工艺参数之一，因此，正确地测量和控制压力是保证生产过程良好地运行并达到优质高产、低消耗和安全生产的重要环节。应变也是物体在外界压力作用下改变原来尺寸或形状的现象，当压力去除后，物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状。通过对物体应变的检测，从而得到物体受外界压力作用的程度。工业上压力的检测方法主要有液柱测压法、弹性变形法和电测压力法。其中应用较多的是电测压力法，利用转换元件(如某些机械和电气元件)直接把被测压力变换为电信号来进行测量。根据转换元件不同，主要有以下两类:

(1)弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等。

(2)非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。

本项目重点介绍电阻应变式传感器、 压阻式传感器、压电式传感器的工作原理和应用。

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项目小结

压力在工业自动化生产过程中是重要的工艺参数之一，用于压力检测的传感器较多。本项目通过三个任务介绍了压力测量传感器---应变片式电阻传感器、 压阻式传感器和压电式传感器的工作原理、主要特性、测量转换电路、典型应用。

应变片式电阻传感器是利用金属的应变效应来工作的，应变片的主要特性包括灵敏度系数、横向效应、机械滞后、温度补偿、零漂及蠕变等。压阻式传感器是利用半导体应变片的压阻效应来工作的。应变片式电阻传感器常用的测量电路是电桥电路，包括直流电桥和交流电桥，又分为单臂电桥、 双臂半桥和四臂全桥。

压阻式传感器是利用半导体应变片的压阻效应来工作的，其主要特性是应变一电阻特性、电阻---温度特性，常用的测量电路仍然使用平衡电桥，主要包括恒流源供电电桥和恒压源供电电桥。

压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应，是典型的自发电式传感器。压电式传感器的基本原理是基于某些晶体的压电效应，压电效应是可逆的，即存在着逆压电效应。具有压电效应的材料主要包括压电晶体、压电陶瓷、压电半导体和高分子压电材料等。其信号变换电路主要有两种形式:电压放大器和电荷放大器。

目前应变片式电阻传感器、压阻式传感器、压电式传感器主要广泛用于力、压力、加速度等物理量的测量。