壓阻式原理
壓力感知與形變:傳感器內(nèi)部有一個(gè)由半導(dǎo)體材料或金屬材料制成的力敏元件,當(dāng)外界壓力作用于力敏元件時(shí),它會(huì)發(fā)生形變。例如在一些工業(yè)壓力測(cè)量中,當(dāng)管道內(nèi)壓力變化施加在力敏元件上,使其產(chǎn)生壓縮或拉伸等形變。
電阻變化:力敏元件表面通常粘貼有電阻應(yīng)變片,應(yīng)變片會(huì)隨力敏元件的形變而發(fā)生拉伸或壓縮,從而導(dǎo)致其電阻值發(fā)生改變 。而且這種電阻值的變化與所受到的壓力大小成一定的比例關(guān)系。
電橋電路轉(zhuǎn)換:一般采用惠斯通電橋電路,將電阻應(yīng)變片接入電橋中。當(dāng)應(yīng)變片電阻變化時(shí),電橋的平衡被打破,輸出電壓也隨之發(fā)生變化,這個(gè)輸出電壓就是與壓力對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。隨后該電信號(hào)再經(jīng)過放大、濾波等信號(hào)處理電路,進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,以便于后續(xù)的測(cè)量、傳輸與應(yīng)用。
電容式原理
電容結(jié)構(gòu)與壓力作用:傳感器內(nèi)部有兩個(gè)相互絕緣的電極,形成一個(gè)電容結(jié)構(gòu),其中一個(gè)電極是可動(dòng)的。當(dāng)壓力作用在傳感器上時(shí),可動(dòng)電極會(huì)發(fā)生位移,使兩極板間的距離、相對(duì)面積或介質(zhì)發(fā)生變化。例如在某些高精度壓力測(cè)量場(chǎng)景中,微小的壓力變化就能使可動(dòng)電極產(chǎn)生位移。
電容值改變:根據(jù)電容的計(jì)算公式,兩極板間距離、相對(duì)面積或介質(zhì)的變化會(huì)導(dǎo)致電容值發(fā)生改變,且電容值的變化與壓力大小存在特定的函數(shù)關(guān)系。
電路轉(zhuǎn)換電信號(hào):通過配套的檢測(cè)電路將電容值的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通常是將電容變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)壓力到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換,最后經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理,以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。
壓電式原理
壓電材料的特性:利用某些晶體材料(如石英、壓電陶瓷等)的壓電效應(yīng),這些材料在受到壓力作用時(shí),內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,從而在其表面產(chǎn)生電荷。比如在一些振動(dòng)壓力測(cè)量或動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量的場(chǎng)合,壓力變化會(huì)使壓電材料產(chǎn)生相應(yīng)的電荷變化。
電荷收集與轉(zhuǎn)換:在壓電材料的表面設(shè)置電極來收集產(chǎn)生的電荷,由于電荷的多少與壓力大小成正比,所以收集到的電荷就代表了壓力的大小。然后通過電荷放大器等電路將電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào),以便于后續(xù)的測(cè)量和處理 ,最終完成壓力到電信號(hào)的轉(zhuǎn)化。
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