壓阻式傳感器的工作原理及應用電路

2020-12-03 電子發燒友

壓阻式傳感器的工作原理及應用電路

電工基礎 發表於 2020-03-15 15:15:00

　　壓阻式傳感器是利用晶體的壓阻效應製成的傳感器。當它受到壓力作用時，應變元件的電阻發生變化，從而使輸出電壓發生變化。一般壓阻式傳感器是在矽膜片上做成四個等值的電阻的應變元件，構成惠斯通電橋。當受到壓力作用時，一對橋臂的電阻變大，而另一對橋臂電阻變小，電橋失去平衡，輸出一個與壓力成正比的電壓。由於矽壓阻式壓力傳感器的靈敏係數比金屬應變的靈敏係數大50～100倍，故矽壓阻式壓力傳感器的滿量程輸出可達幾十毫伏至二百多毫伏，有時不需要放大就可直接測量。另外壓阻式傳感器還有易於微型化、測量範圍寬、頻率響應好（可測幾千赫茲的脈動壓力）和精度高等特點。但在使用過程中，要注意矽壓阻式壓力傳感器對溫度很敏感，在具體的應用電路中要採用溫度補償。目前大多數矽壓阻式傳感器已將溫度補充電路做在傳感器中，從而使得這類傳感器的溫度係數小於土0.3%的量程。

　　壓阻式壓力傳感器可以由恆壓源或恆流源供電。若傳感器四個橋臂的電阻相等（均為R），當有壓力作用時，兩個橋臂隨溫度的變化量為ARr，經推導可以得出以下結論：使用恆壓源供電時，電橋的輸出受ARIR、電橋電壓礦和ART的影響．即增加了溫度誤差。而使用恆流源供電時，電橋輸出只受電橋電流，和AR的影響。所以一般均採用恆流源給傳感器供電。

　　圖3-16是壓阻式傳感器的典型應用電路。該電路由A，、VDi、VT和Rl構成恆流源電路對電橋供電，輸出1.5mA的恆定電流。

　　為了保證測量電路的精度，在測量電路中設置了由VD3和A4組成的溫度補償電路，其原理是利用矽二極體對溫度很敏感而作為溫度補償元件。一般二極體的溫度係數為-2mV/℃。調節w．可獲得最佳的溫度補償效果。

　　運放A3和A4組成兩級差動放大電路，放大倍數約為60，並由W2來調節增益的大小。

　　若傳感器在零壓力時，測量電路的輸出不為零，這時要在電路中增加零輸出調整電路。如圖3-16所示，調節W2的大小，以達到使傳感器在零壓力時輸出為零。兩表面出現電荷，當去掉外壓力時，電荷立即消失，這種現象就是壓電效應。壓電加速度傳感器常見的結構形式有壓縮型、剪切型、彎曲型和膜盒式等幾種。表3-2和表3-3

　　分別給出了PV-96和GIA型壓電式加速度傳感器的特性。

　　壓電式加速度傳感器是容性、靈敏度很高的傳感器，它常配以電荷放大器和電壓放大器。其電路如圖3-17所示。

　　電荷放大器頻帶寬，增益由負反饋電路中的電容Cf決定，輸出電纜的電容對放大器無影響。輸出電壓為Uo=-q/Cf。

　　電壓放大器信號從同相端輸入，實際就是同相比例放大器。其輸出電壓Uo為

　　Uo=Sq/（Ca+Cq）式中，Sq為電荷靈敏度；Ca為傳感器電容；Cq為電纜電容。由於輸出電壓易受輸出電纜電容的影響，因此常將放大器置於傳感器內。

　　在實際應用時，主要採用電荷放大器。由於傳感器在過載時，會有很大的輸出，所以在放大器的輸入需加保護電路。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 壓阻式壓力傳感器結構
    打開APP 壓阻式壓力傳感器結構 姚遠香 發表於 2019-08-20 14:31:40
  • 壓阻式傳感器有哪些
    打開APP 壓阻式傳感器有哪些 姚遠香 發表於 2019-08-20 14:27:08
  • 以點概面,壓阻式壓力傳感器的構造
    壓阻式壓力傳感器不同於粘貼式應變計需通過彈性敏感元件間接感受外力，而是直接通過矽膜片感受被測壓力的。矽膜片的一面是與被測壓力連通的高壓腔，另一面是與大氣連通的低壓腔。
  • 加速度傳感器工作原理及應用
    其實手機加速傳感器屬於加速度傳感器的一種，在下面的文章中，皮卡中國小編將介紹加速度傳感器的工作原理及應用，希望大家對加速度傳感器有個更全面的了解。加速度傳感器分類與工作原理1、壓電式壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。它也屬於慣性式傳感器。壓電式加速度傳感器的原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應，在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低於加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。
  • 40張動圖看懂各種傳感器工作原理
    ▼直滑式電位器控制氣缸活塞行程▼壓阻式傳感器測量液位的工作原理▼氣泡式水平儀的工作原理▼擴散矽式壓力傳感器▼TiO2氧濃度傳感器結構及測量電路▼電位器式傳感器差動變間隙型電容傳感器的工作原理▼變面積型電容傳感器工作原理▼
  • 振動加速度傳感器的工作原理解析
    打開APP 振動加速度傳感器的工作原理解析 聚華光學 發表於 2020-12-31 15:36:19 最常用的振動加速度傳感器是壓電式加速度計
  • 世騰壓阻式液位傳感器的靜水壓力測量
    打開APP 世騰壓阻式液位傳感器的靜水壓力測量 發表於 2020-05-19 15:47:24 世騰傳感器技術(上海)有限公司
  • 同呼吸,共命運,西人馬發布呼吸機用壓阻式壓力傳感器
    壓力傳感器——呼吸機的關鍵物料壓力和流量傳感器在呼吸機中的應用已有近30年的歷史，在中高檔呼吸機中被普遍使用。它作為呼吸機氣路系統的重要部件，負責將吸入和呼出的氣體流量轉換成電信號，送給信號處理電路完成對吸入和呼出潮氣量、分鐘通氣量、流速的檢測和顯示。壓力和流量傳感器性能的好壞直接影響到呼吸機參數的準確性和可靠性。
  • 人手一份的傳感器應用原理圖,90%的人都能看懂
    傳感器是實現自動檢測和自動控制的重要器件，是現代技術發展不可或缺的智能元件，也是電子學和工程學非常重要的研究目標。搜集了40張傳感器工作的GIF動態圖，它們匯總了各式傳感器的工作原理。有趣又有料，讓我們來一場科學與技術的大腦盛宴！ 篇幅較長，建議先收藏再看！
  • 電容液位傳感器的工作原理及應用
    打開APP 電容液位傳感器的工作原理及應用 與非網電路城論壇 發表於 2020-05-06 09:45:15 現在各類的傳感器已經應用在了很多的領域，比如我們家中使用的冰箱、空調，就會用到溫度傳感器，而熱水器上要使用電容液位傳感器。
  • 壓力傳感器的工作原理,壓力傳感器介紹
    壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用於各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建築、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、工具機、管道等眾多行業，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用。 　　1.壓力測量介紹 　　絕對壓力傳感器，差壓力傳感器，表壓力傳感器。
  • 加速度傳感器的技術指標與應用,壓電式加速度傳感器的原理與結構
    其工作原理主要利於壓電敏感元件的壓電效應得到與振動或者壓力成正比的電荷量或者電壓量。目前工業現場典型採用IEPE型加速度傳感器，及內置IC電路壓電加速度傳感器，傳感器輸出與振動量正正比的電壓信號。　　　　一般在傳感器動態範圍的上限附近傳感器的輸出值與線性值的偏差量最大。所允許的偏差量取決於具體測量的要求。　　對壓電加速度計，一般用在一定的加速度範圍內，其靈敏度增加的百分數來表示非線性度。壓阻式，變電容式加速度計在其動態範圍內線性度較好，它代表了非線性、滯後和非重複性的綜合值。
  • 光電傳感器的工作原理與電路原理圖解析
    打開APP 光電傳感器的工作原理與電路原理圖解析 發表於 2017-05-25 14:33:53 　　光電傳感器
  • 半導體壓力傳感器原理_半導體壓力傳感器結構
    半導體壓力傳感器原理 　　半導體壓力傳感器可分為兩類，一類是根據半導體PN結（或肖特基結）在應力作用下，I-υ特性發生變化的原理製成的各種壓敏二極體或電晶體。另一類是根據半導體壓阻效應構成的傳感器，這是半導體壓力傳感器的主要品種。早期大多是將半導體應變片粘貼在彈性元件上，製成各種應力和應變的測量儀器。60年代，隨著半導體集成電路技術的發展，出現了由擴散電阻作為壓阻元件的半導體壓力傳感器。這種壓力傳感器結構簡單可靠，沒有相對運動部件，傳感器的壓力敏感元件和彈性元件合為一體，免除了機械滯後和蠕變，提高了傳感器的性能。
  • 感應式數字水位傳感器的工作原理和特點解析
    水情自動測報系統的關鍵是水深的測量，而水深測量技術的關鍵則是傳感器，傳感器穩定工作，準確檢測水位，並通過變送器把有效的數據傳送給觀測人員。因此傳感器能否穩定工作、準確檢測水位、有效傳輸數據則成為水情自動測報的關鍵。 目前應用較多的浮子式水位計、壓力式水位計、超聲波水位計等都有一定的局限性。
  • 光敏傳感器的工作原理及其應用
    如今在人類的生產、生活中，傳感器已得到了廣泛的應用，尤其對於高精密的產品要藉助各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，並使產品達到最好的質量。因此可以說，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。在醫學中，藉助傳感器能夠更好分析病因，得到一個好的治療方案。
  • 無線壓力傳感器的原理和應用
    現如今隨著行業化的發展，尤其隨著第三產業的興起，導致第二產業也在不斷革新中，壓力傳感器也得益於此衍生出了無線壓力傳感器。那麼無線壓力傳感器的工作原理是什麼？無線壓力傳感器採用壓阻式應變原理，它的核心部件電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。電阻應變片是傳感器的主要組成部分之一。通常是將應變片通過特殊的粘合劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。
  • 風杯式風速傳感器工作原理與超聲波風速傳感器工作原理介紹
    打開APP 風杯式風速傳感器工作原理與超聲波風速傳感器工作原理介紹 發表於 2020-04-07 11:50:00 風速傳感器大體上分為機械式（主要有螺旋槳式、風杯式）風速傳感器、熱風式風速傳感器、皮托管風速傳感器和基於聲學原理的超聲波風速傳感器。今天我們主要介紹風杯式風速傳感器和超聲波風速傳感器。
  • 電容式傳感器的分類、優缺點和電容式傳感器的測量轉換電路
    電容式傳感器的分類及其優缺點 　　電容式傳感器的分類 　　根據傳感器的工作原理可把電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介質型三種類型。 　　根據傳感器的結構可把電容式傳感器分為三種類型的結構形式。
  • npj:單根碳纖維和成束碳納米纖維,用於超輕量和柔性壓阻傳感器
    本文要點：電紡CNF束作為應變和流量傳感器的方法可以緩解開發壓阻式應變儀的複雜的微加工方法。成果簡介 本文演示了靜電紡單根碳纖維和成束碳納米纖維（CNF）在柔性和超輕型傳感器中作為壓阻傳感元件的應用。假設在外部應力的影響下導電路徑改變的機理可以解釋在CNF束中觀察到的壓阻行為。基於CNF束的柔性應變傳感器的準靜態拉伸應變特性顯示出線性響應，平均應變係數為11.14（對於高達50％的拉伸應變）。此外，利用導電石墨疇不連續性模型解釋了單一電紡CNF的壓阻特性。最後，單個壓阻CNF用作NEMS流量傳感器中的傳感元件，以演示5–35 m / s範圍內的空氣流量傳感。