圧力センサーに関する簡単な議論
リリース時間：2018-11-23 ソース：Jinan Hengsi Shanda Instrument Co.、Ltd。 ブラウズ：
1。セラミック圧力センサーの原理と応用
腐食耐性セラミック圧力センサーには液体透過がありません。圧力はセラミック横隔膜の前面に直接作用し、横隔膜がわずかな変形を引き起こします。厚いフィルム抵抗は、セラミックダイアフラムの背面に印刷され、ホイートストーンブリッジ（閉じた橋）に接続されています。バリスタのピエゾレス抵抗のため、ブリッジは圧力に比例した非常に線形電圧信号を生成し、励起電圧にも比例します。標準信号は、圧力範囲などに応じて2.0 / 3.0 / 3.3 mV / vとして調整されます。これは、ひずみセンサーと互換性があります。レーザーキャリブレーションを通じて、センサーは高温の安定性と時間の安定性を持ちます。センサーには0〜70°Cの温度補償が付属しており、ほとんどのメディアと直接接触することができます。
セラミックは、非常に弾力性があり、腐食耐性、耐摩耗性、耐衝撃性、振動耐性材料として認識されています。セラミックの熱安定性特性とその厚いフィルム抵抗は、その動作温度範囲を最大-40〜135℃にすることができ、測定の精度が高く、安定性が高くなります。電気断熱度は2kVを超え、出力信号は強く、長期の安定性は良好です。高特性および低価格のセラミックセンサーは、圧力センサーの開発方向になります。ヨーロッパ諸国およびアメリカ諸国の他のタイプのセンサーを包括的に置き換える傾向があります。中国では、より多くのユーザーがセラミックセンサーを使用して、拡散シリコン圧力センサーを置き換えます。
2。ひずみゲージ圧力センサーの原理と適用
抵抗ひずみゲージ圧力センサー、半導体ひずみゲージ圧力センサー、ピエゾ抵抗圧力センサー、帰納圧力センサー、容量圧力センサー、共鳴圧力センサー、容量能力加速センサーなど、多くの種類の機械センサーがあります。ただし、広く使用されているピエゾ耐性圧力センサーは、ピエゾレオス症の圧力センサーであり、非常に低価格、高精度、良好な線形特性を持っています。以下に、主にこのタイプのセンサーを紹介します。
ピエゾレジ型の力センサーを理解するとき、最初に抵抗性ひずみゲージなどの要素を理解します。抵抗ひずみゲージは、測定されている部分のひずみ変化を電気信号に変換する敏感なデバイスです。これは、ピエゾレオレシブ株センサーの主要なコンポーネントの1つです。抵抗ひずみゲージは、主に金属抵抗ひずみゲージと半導体ひずみ系統で使用されます。金属抵抗ひずみゲージには、糸状ひずみゲージと金属箔ひずみゲージの2種類があります。通常、ひずみゲージは、特別な接着剤を介して機械的に歪んだマトリックスにしっかりと結合されます。マトリックスの応力が変化すると、抵抗ひずみゲージも一緒に変形し、ひずみゲージの抵抗値が変化し、それにより抵抗に適用される電圧が変化します。ストレスにさらされるときのこのひずみゲージの抵抗変化は通常小さいです。一般に、このひずみゲージはひずみブリッジを形成し、後続の計装アンプを通じて増幅され、処理回路のディスプレイまたはアクチュエータ（通常はA/D変換とCPU）に増幅されます。
金属抵抗ひずみゲージの内部構造
図1に示すように、これは抵抗ひずみゲージの構造図であり、マトリックス材料、金属ひずみ線またはひずみ箔、絶縁保護シート、鉛線で構成されています。さまざまな用途に応じて、抵抗ひずみゲージの抵抗値は設計者が設計できますが、抵抗の値範囲は注意する必要があります。抵抗値は小さすぎ、必要な駆動電流が大きすぎ、ひずみゲージの加熱により温度が高すぎます。さまざまな環境で使用される、ひずみゲージの抵抗値は変化しすぎ、出力ゼロドリフトは明らかであり、ゼロ調整回路は複雑すぎます。抵抗が大きすぎてインピーダンスが高すぎ、外部の電磁干渉に抵抗する能力が低下します。一般的に、それは数万ユーロから数万ユーロです。
抵抗ひずみゲージはどのように機能しますか
金属抵抗ひずみゲージの作用原理は、一般に抵抗ひずみ効果として知られている基質材料の機械的変形とともにひずみ抵抗が変化するという現象です。金属導体の抵抗値は、次の式で表すことができます。
ここで：ρ——金属導体の耐性（ω・cm2/m）
S-導体の横断面積（CM2）
L-導体の長さ（m）
例として、ワイヤーのひずみ抵抗を取りましょう。ワイヤーが外力にさらされると、その長さと断面領域が変化します。上記の式から、その抵抗値が変化することが簡単にわかります。ワイヤーが外力にさらされて伸びると、その長さが増加し、断面積が減少し、抵抗値が増加します。ワイヤが外力によって圧縮されると、長さが減少し、断面が増加し、抵抗値が減少します。抵抗に適用される変化が測定されている限り（通常、抵抗全体の電圧を測定します）、ひずみ線のひずみ条件を取得できます。
3。拡散シリコン圧力センサーの原理と適用
それがどのように機能するか
テストされる培地の圧力は、センサーのダイヤフラム（ステンレス鋼またはセラミック）に直接作用し、ダイアフラムが中圧に比例した微小変位を生成し、センサーの抵抗値を変化させ、電子回路でこの変化を検出し、この圧力に対応する標準的な測定信号を変換および出力します。
概略図
4。サファイア圧力センサーの原理と適用
ひずみ抵抗の動作原理を使用して、シリコンサッパーは、比類のないメトロロジー特性を備えた半導体に敏感な成分として使用されます。
サファイアシステムは単結晶絶縁体要素で構成されており、ヒステリシス、疲労、クリープを引き起こしません。サファイアはシリコンよりも強く、硬さが高く、変形を恐れていません。サファイアには、非常に優れた弾性と絶縁特性（1000 oc以内）があります。したがって、シリコンサッパーで作られた半導体感受性成分は、温度変化に鈍感であり、高温条件下でも良好な作業特性を持っています。サファイアは非常に強い放射線耐性を持っています。さらに、Silicon-Sapphire Semiconductor感受性コンポーネントにはP-Nドリフトがないため、製造プロセスを基本的に簡素化し、再現性を向上させ、高収量を確保します。
シリコンサッパーハイア半導体に敏感なコンポーネントで作られた圧力センサーと送信機は、厳しい労働条件の下で正常に機能し、高い信頼性、良好な精度、非常に小さな温度エラー、高コストのパフォーマンスを持つことができます。
ゲージ圧力センサーとトランスミッターは、ダイアフラムを測定するチタン合金とダイアフラムを受け取るチタン合金の2つのダイヤフラムで構成されています。ヘテロエピタキシャルひずみに敏感なブリッジ回路で印刷されたサファイアシートを、チタン合金測定ダイアフラムで溶接しました。測定された圧力は、受信ダイアフラムに伝達されます（受信ダイアフラムと測定ダイアフラムは、タイロッドとしっかりと接続されます）。圧力の作用下で、ダイアフラムの変形を受けたチタン合金。変形がシリコンサッパーに敏感な要素によって感知された後、そのブリッジ出力は変化し、変化の振幅は測定された圧力に比例します。
センサー回路は、ひずみブリッジ回路の電源を確保し、ひずみブリッジの不均衡な信号を統一された電気信号出力（0-5、4-20MAまたは0-5V）に変換できます。絶対圧力センサーとトランスミッターでは、サファイアシートはセラミックベースグラスはんだに接続され、弾性要素として機能し、測定圧力をひずみゲージの変形に変換し、それにより圧力測定の目的を達成します。
5。圧電圧センサーの原理と応用
主に圧電センサーで使用される圧電材料には、石英、酒石酸カリウムナトリウム、リン酸ジヒドロミンが含まれます。その中でも、石英（シリカ）は自然の結晶であり、この結晶には圧電効果が見られます。特定の温度範囲内では、圧電特性が常に存在しますが、温度がこの範囲を超えた後、圧電特性が完全に消えます（この高温はいわゆる「硬い点」です）。電界は応力の変化とともにわずかに変化するため（つまり、圧電係数は比較的低い）、石英は他の圧電結晶に徐々に置き換えられます。カリウム酒石酸ナトリウムは、ピエゾ電気感度と圧電係数が大きいですが、室温と湿度が比較的低い環境でのみ使用できます。リン酸ジヒドロアミンは、高温や湿度が非常に高いために耐えることができる人工結晶であるため、広く使用されています。
圧電センサーは、主に加速、圧力、力の測定に使用されます。圧電加速度センサーは、一般的に使用される加速度計です。シンプルな構造、小さなサイズ、軽量、長いサービス寿命などの優れた特性があります。圧電加速度センサーは、特に航空と航空宇宙の分野で、航空機、自動車、船、橋、建物の振動と衝撃測定に広く使用されています。圧電センサーを使用して、燃焼圧力とエンジン内の真空の測定を測定することもできます。また、たとえば、軍事産業では、銃のチャンバー圧の変化と銃口の衝撃波圧力を測定するために使用することもできます。大きな圧力と小さな圧力の両方を測定するために使用できます。
現在、圧電効果は、バリウムチタン酸ピエゾ電気セラミック、PZT、ニオベートベースの圧電セラミック、リードニオビウムマグネイトピエゾレクトリックセラミクスなど、タイタン酸バリウム圧電セラミックなど、現在の圧電セラミックなどの多結晶にも適用されます。
圧電効果は、圧電センサーの主な作業原則です。圧電センサーは、回路に無限の入力インピーダンスがある場合にのみ外力後の電荷が保存されるため、静的測定には使用できません。これは実際には当てはまるわけではないため、圧電センサーは動的応力のみを測定できると判断します。
