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基于電磁原理壓力傳感器的相關知識

時間:2021-01-23 點擊次數:

基于電磁原理的各種傳感器統稱為感應壓力傳感器、霍爾壓力傳感器、渦流壓力傳感器等。

感應式壓力傳感器的工作原理是,由于磁性材料和磁導率的不同,當壓力作用在膜片上時,氣隙大小發生變化,氣隙的變化影響線圈電感的變化。處理電路可以將電感的變化轉化為相應的信號輸出,從而達到測量壓力的目的。根據磁路的變化,壓力傳感器可分為變磁阻和變磁導率兩種類型。感應式壓力傳感器的優點是靈敏度高,測量范圍寬。缺點是不能應用于高頻動態環境。

壓力傳感器

可變磁阻壓力傳感器的主要部件是鐵芯和膜片。它們之間的氣隙形成了磁路。有壓力時,氣隙變化,也就是磁阻變化。如果在鐵芯線圈上施加一定的電壓,電流會隨著氣隙的變化而變化,從而測量壓力。

當磁通密度較高時,鐵磁材料的磁導率不穩定,可以用變磁導率壓力傳感器來測量。可變磁導率壓力傳感器使用可移動的磁性元件代替鐵芯,壓力的變化導致磁性元件的移動,從而磁導率發生變化,從而獲得壓力值。

霍爾壓力傳感器是基于一些半導體材料的霍爾效應。霍爾效應是指固體導體置于磁場中,有電流通過時,導體中的電荷載流子被洛倫茲力偏置到一側,進而產生電壓(霍爾電壓)的現象。電壓引起的電場力會平衡洛倫茲力。通過霍爾電壓的極性,可以證明導體內部的電流是由帶負電的粒子(自由電子)運動引起的。

對導體施加垂直于電流方向的磁場,會使導體中的電子受到洛倫茲力的作用而聚集,從而產生電子聚集方向的電場。這個電場會使后面的電子在電力的作用下,平衡磁場產生的洛侖茲力,使后面的電子可以順利通過而不產生偏差,這就是所謂的霍爾效應。產生的內置電壓稱為霍爾電壓。

磁場為交變磁場時,霍爾電動勢也是同頻率的交變電動勢,建立霍爾電動勢的時間極短,因此其響應頻率高。理想霍爾元件的材料需要更高的電阻率和載流子遷移率,以獲得更大的霍爾電動勢。常用的霍爾元件的材料多為半導體或多層半導體結構材料。

基于渦流效應的壓力傳感器。渦流效應是由運動磁場和金屬導體的相交引起的,或者是由運動金屬導體和磁場的垂直相交引起的。總之是電磁感應效應造成的。這個動作會在導體中產生電流。

渦流特性使渦流檢測具有零頻率響應,因此渦流壓力傳感器可用于靜電力檢測。

振弦式壓力傳感器是一種頻率敏感型傳感器,這種頻率測量精度很高,因為時間和頻率是可以精確測量的物理參數,在頻率信號的傳輸過程中可以忽略電纜電阻、電感、電容等因素的影響。同時,振弦壓力傳感器還具有抗干擾能力強、零點漂移小、溫度特性好、結構簡單、分辨率高、性能穩定、數據傳輸、處理和存儲方便、易于實現儀器數字化等優點,因此振弦壓力傳感器也可以成為傳感技術的發展方向之一。

振弦式壓力傳感器的敏感元件是繃緊的鋼繩,敏感元件的固有頻率與張力有關。弦的長度是固定的,弦振動頻率的變化可以用來測量張力,即輸入是力信號,輸出是頻率信號。振弦壓力傳感器由上下兩部分組成,下部主要由敏感元件組成。上部組件為鋁殼,內裝電子模塊和接線端子,分為兩個腔室,接線時不會影響電子模塊腔室的密封性。

振弦式壓力傳感器可選擇電流輸出型和頻率輸出型。振弦壓力傳感器處于工作模式,振弦以其共振頻率不斷振動。當測得的壓力改變時,頻率也會改變。這個頻率信號可以通過轉換器轉換成4~20mA的電流信號。

深圳市力準傳感技術有限公司是傳感器研發生產廠家。主要產品有微型傳感器、拉壓傳感器、S型傳感器、環形傳感器、柱式傳感器、軸銷傳感器、稱重傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、壓力變送器、液壓傳感器、控制儀表、及手持儀等千余種產品。產品廣泛應用于工業自動化生產線、3C、新能源、機器人、機械制造、醫療、紡織、汽車、冶金以及交通等多個領域。

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