- 已发布 2024年4月19日
- 最后修改 2024年4月19日
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压力传感器是什么？压力传感器的工作原理、种类、用途
我们的完整指南介绍了压力传感器是什么，压力传感器的工作原理，以及可购买的产品。
压力传感器的工作原理？
从名称里可以看得出，压力传感器定义简洁明了 - 它们是一种电子测量设备，专为注册和记录应力变化而设计。然而，当人们问到“什么是压力传感器？”时，他们通常是想了解更多关于压力传感器的工作原理。
压力传感器的基本工作原理是，施加的任何比例变化都会导致设备感应元件中发生物理反应。
通常会触发产生输出电压，然后可以对结果进行调节（针对环境因素进行调整）并传输为模拟或数字输出信号。这些读数随着进一步的压力变化而变化，从而可以持续监测施加的压力随时间的变化。
在英国，这些电子测量设备有几种主要类型可供购买，包括绝对压力传感器、电容压力传感器、差压传感器、压电传感器和应变式压力传感器。
压力传感器的用途是什么？
压力传感器广泛使用在各个行业和领域的各种挑战性应用中。不同类型的传感器可以在核心技术、特点和性能水平上包含许多变化。
气压传感器用于测量气体或空气压力的变化，而液压传感器用于测量水或液体压力的变化。构建这些传感器的不同技术可以产生压阻抗式压力传感器、电容式压力传感器、光纤压力传感器和应变式压力传感器等不同配置。
它们涵盖了广泛的工业或科学压力测量技术和应用。了解如何使用压力传感器完全取决于其类型和所需扮演的角色，但一些常见的工业压力传感器使用示例可能包括：
- 检查密封罐、容器和系统中各种气体和液体的施加压力（或小/大压力测量）。整个轮胎压力监测系统（例如车辆的胎压计）是电子压力传感器在实际应用中的日常示例。
- 通过跟踪两个或多个不同位置之间的压力变化来检测流速和流向。
- 解读大气压力（即气压）的变化，用于环境或导航目的。
- 通过在传感器上施加向下的压力来监测容积和液位。
传感器、变送器和传递器
在我们更详细地了解各种可用的压力传感器之前，让我们快速了解一下传感器、变送器和传递器之间的主要定义和区别。
任何压力传感器设备都依赖于压力变化在传感元件中引起物理反应。直到将此变化适当地转换和条件化为可用的电子信号，它才能直接传递到连接的电路中。
之所以需要区分压力传感器、压力变送器和压力传递器，是因为它们都包含一个压力传感元件，但每个元件都以略有不同的方式转换和调节来自该元件的输出信号。尽管如此，通常使用通用术语"压力传感器"可能指的是这三种设备类型中的任何一种。
压力传感器
真正的压力传感器工作原理是传感器模块中的物理反应产生输出电压。在读数被视为可靠和稳定之前，必须单独处理进一步的信号调节，例如校准、放大和温度补偿。
压力变送器
“什么是压力变送器？”这个问题通常是在解释压力传感器后提出的，这是可以理解的。与压力传感器类似，压力变送器也会由于感应元件中的物理反应而产生输出电压。主要区别在于，压力变送器还会处理一定程度的信号调节，使它们能够在距离信号源更远的地方传输。
压力传递器
压力传递器的工作原理与变送器非常相似，只是它不是输出电压读数，而是在低阻抗负载上输出电流信号（通常在4-20mA标准工业范围内）。
压力传感器的类型
为了涵盖广泛的工业或实验室应用，您可能需要哪些不同类型的压力传感器？压力传感器的三种主要类型是绝对压力、差分压力和表压力。在任何特定情况下购买什么类型的传感器完全取决于您的应用的具体情况和所需读数的类型。
绝对压力传感器
绝对压力传感器是真空压力传感器的一种类型。它们的读数始终相对于零，并且输出值为正数，而其他类型的传感器可以是正数或负数。
它们非常适合在气压计关键应用中测量气压，例如天气监测或导航高度检测。气压传感器依靠建立一个来自绝对真空的基准值来获得可靠的读数。
对于气压检测来说，这是至关重要的，因为气体的压力与温度成反比。如果没有完美的真空作为零点参考，绝对压力读数将因热波动而不同。
差压传感器
差压传感器测量系统中两点之间的压力变化。这对于检查系统的各个方面的正确运行非常重要，例如放空阀或流量。
差压传感器的规格有所不同，但大多数可以测量传感器元件中单个膜片两侧的压力。根据这些压力如何偏转膜片，任何一侧的读数都可以是正数或负数。
也可以创建其他的设置来测量两个或多个独立传感器设备之间的压差，这些设备位于远程位置，并通过来自其内部电子设备的信号连接。
表压传感器
表压传感器是一种相对压力传感器。通常，它们用于测量当地大气压力和另一个系统中给定位置的压力水平之间的相对差异。
应用包括检查通风罐的液位、操作血压计或控制真空泵的所需速度和功率。在这两种情况下，系统周围实时大气压力的差异将影响所需的计算和读数。
许多表压传感器依赖于连接到电阻器或类似电子元件的薄膜，记录偏转力作为输出值的变化。
压力传感器常见问题解答
什么是压力？
压力定义为单位面积内施加在物体或介质表面上的力。从数学角度来看，它是公式p =** F** / A的函数，其中p是压力，F是（垂直）正常力，而A是表面接触面积。
压力的主要单位是什么？
自1971年以来，压力的主要国际单位是帕斯卡，通常写作Pa。在此之前，标准压力以牛顿/平方米为单位。一个帕斯卡相当于一个牛顿每平方米（N / m²）。各种其他非国际单位的压力指示方式在广泛的应用中被广泛使用，常见的变体包括巴压力和磅压力每平方英寸（PSI）。
如何测试压力传感器？
有各种方法来测试压力传感器的不同功能，其中一些从技术角度来看可能相当深入和苛刻。通常需要访问几个其他工具和设备，包括压力示波器、具有合适探头的多功能电压表、电源、面包板和电线或跳线。
任何综合压力传感器测试的核心方法通常应涉及检查以下四个关键事项：
- 基本功能-确保传感器在检测到压力变化时输出电压
- 精度-确保相同的传感器在响应相同的压力变化时输出相同的读数
- 一致性-确保多个传感器在相同条件下产生相同的输出
- 分辨率-检查传感器是否满足其检测非常小的压力变化的最低额定要求
