高等職業(yè)教育數(shù)字化學(xué)習(xí)中心連鑄自動(dòng)化崗位培訓(xùn)壓力檢測(cè)及儀表壓力變送器壓力傳感器：能夠感受壓力（壓差）并能按一定規(guī)律將壓力（壓差）轉(zhuǎn)換成同種或別種性質(zhì)輸出量的儀表。彈性元件檢測(cè)壓力的輸出只是機(jī)械位移信號(hào)，該信號(hào)可以就地顯示，也可以變換為電信號(hào)以供遠(yuǎn)傳。這種變換一般稱為電變送。其方法很多，如電阻式、電感式、電容式、應(yīng)變式、力平衡式、霍爾式、振弦式、光纖式等。目前工業(yè)生產(chǎn)使用的電變送后的壓力信號(hào)都是標(biāo)準(zhǔn)化的電流或電壓信號(hào)，其變送器都是定型的產(chǎn)品。一、電容式壓力變送器1、工作原理：以彈性元件膜片為電容器的可動(dòng)極板，它與固定極板之間形成一可變電容。隨被測(cè)壓力的變化，膜片產(chǎn)生位移，使電容器的可動(dòng)極板與固定極板之間的距離改變，從而改變了電容器的電容量，完成壓力信號(hào)與電容量之間的變化。將激勵(lì)電壓加于電容器，產(chǎn)生交變電流，經(jīng)整流、控制、放大，輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。電容器的電容量由它的兩個(gè)極板的大小、形狀、相對(duì)位置和電介質(zhì)的介電常數(shù)決定．2、組成：變送器由兩部分組成：差動(dòng)式壓力(差壓)—電容轉(zhuǎn)換和測(cè)量電路。差動(dòng)式壓力(差壓)—電容轉(zhuǎn)換是將被測(cè)壓力(差壓)轉(zhuǎn)換成差動(dòng)變化的電容CL、CH，其結(jié)構(gòu)如圖所示。P1P2

感壓元件是膜片，兩電容的固定極板為球面形結(jié)構(gòu)。測(cè)量膜片位于兩固定極板的中央，它與固定極板構(gòu)成兩個(gè)小室，兩室結(jié)構(gòu)對(duì)稱。固定極板是將玻璃絕緣體磨成球形凹面，并在該表面鍍上一層金屬薄膜而成。金屬薄膜和彈性膜片都接有輸出引線。測(cè)量膜片與固定極板形成的電容在30～150pf范圍內(nèi)。室通孔與自己一側(cè)隔離膜片腔室連通，室和隔離腔室內(nèi)充有硅油。

被測(cè)壓力作用于隔離膜片，通過(guò)硅油使測(cè)量膜片產(chǎn)生與壓力成正比的位移，從而改變了可動(dòng)極板與固定極板間的距離，引起電容的變化，此電容變化通過(guò)引線傳給測(cè)量顯示電路。工作原理差壓位移電容電流放大輸出傳感部分Δp~C?顯示電路部分線性關(guān)系（1）差壓－位移轉(zhuǎn)換Δd=K1Δp線性關(guān)系(2)位移－電容轉(zhuǎn)換線性關(guān)系Δp=0時(shí)，有初始電容3差壓轉(zhuǎn)換成電容為提高靈敏度和改善非線性，采用差動(dòng)形式（3）當(dāng)Δp=0（p1>p2)時(shí)，C2增加,C1減少為什么采用電容之差與電容之和的比值：4轉(zhuǎn)換放大部分為方便得到電流與差壓的關(guān)系，使K△P比值C2-C1/C2+C1與壓力成正比。比值C2-C1/C2+C1介電常數(shù)ε無(wú)關(guān)，如與ε有關(guān)就會(huì)產(chǎn)生很大誤差,如ε是溫度的函數(shù)。如果差動(dòng)電容的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，則可得到良好的穩(wěn)定性。二、應(yīng)變式壓力變送器應(yīng)變式壓力傳感器利用金屬應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片將測(cè)壓彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化。彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻值的大小是由金屬或半導(dǎo)體材料制成的電阻體（即應(yīng)變片）完成。常用的金屬應(yīng)變片：金屬絲式、箔式、薄膜式，基于金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)工作，半導(dǎo)體應(yīng)變片：體式、薄膜式、擴(kuò)散式，基于半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)工作1．金屬電阻應(yīng)變片:絲式、箔式、薄膜式。(1)金屬絲式應(yīng)變片：將金屬電阻絲（一般是合金，電阻率較高，電阻約為120Ω，直徑約0.025mm）粘貼在絕緣基片上，上面覆蓋一層薄膜，使它們變成一個(gè)整體。（2）金屬箔式應(yīng)變片利用光刻、腐蝕等工藝制成一種很薄的金屬箔柵，厚度一般在0.003~0.010mm，粘貼在基片上，上面再覆蓋一層薄膜而制成。其優(yōu)點(diǎn)是表面積和截面積比大，散熱條件好，允許通過(guò)的電流較大，可制成各種需要的形狀，便于批量生產(chǎn)。電阻應(yīng)變片的分類金屬電阻應(yīng)變片半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片

箔式應(yīng)變片（3）金屬薄膜應(yīng)變片金屬薄膜應(yīng)變片是采用真空蒸鍍或?yàn)R射等方法，在薄的基底材料上制成一層金屬電阻材料薄膜以形成應(yīng)變片。厚度在0.1mm以下。將產(chǎn)生應(yīng)變的金屬或合金直接沉淀在彈性元件上而不用粘合劑，應(yīng)變片的滯后和蠕變都很小，靈敏度高。

(4)半導(dǎo)體應(yīng)變片

半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而制成的一種純電阻性元件。當(dāng)半導(dǎo)體材料某一軸向受外力作用時(shí)，其電阻率會(huì)發(fā)生變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片比金屬應(yīng)變片靈敏度大50～100倍，但電阻溫度系數(shù)大，非線性也大。常用應(yīng)變片的形式1原理：利用金屬應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片將測(cè)壓彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化。2應(yīng)變式壓力變送器1）組成：兩部分，感壓彈性元件，應(yīng)變片。也可將二者結(jié)合成一體。2）測(cè)量電路的工作：將應(yīng)變片電阻的變化轉(zhuǎn)換成電流或電壓輸出是由測(cè)量電路完成的。電橋分類(補(bǔ)充)應(yīng)變式傳感器應(yīng)用舉例(補(bǔ)充)

力（荷重）傳感器柱式力傳感器柱式力傳感器FF面積S-ε1+ε2-ε2+ε1截面積SF(a)實(shí)心圓柱(b)空心圓柱F軸向布置一個(gè)或幾個(gè)應(yīng)變片，在圓周方向布置同樣數(shù)目的應(yīng)變片，后者取符號(hào)相反的應(yīng)變，以構(gòu)成差動(dòng)對(duì)。

彈性元件上應(yīng)變片的粘貼和電橋連接，應(yīng)盡可能消除偏心和彎矩的影響，一般將應(yīng)變片對(duì)稱地貼在應(yīng)力均勻的圓柱表面中部，構(gòu)成差動(dòng)對(duì),且處于對(duì)臂位置，以減小彎矩的影響。u0U0R1R3R5R7R6R8R2R4R6R7R8R2R3R4R5柱式力傳感器應(yīng)變片的粘貼與橋路連接R1(a)圓柱面展開(kāi)圖(b)橋路連接r＝0，εr、εt達(dá)最大值r=0.58r0，