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      【石英壓電壓力傳感器】什么是壓電壓力傳感器?應用

      【石英壓電壓力傳感器】什么是壓電壓力傳感器?應用

      作者:羅工????來源:俊德科技????發布時間:2020-02-24 21:09:36????瀏覽量:
        什么是壓電壓力傳感器?
       
        壓電壓力傳感器還可以根據是否測量晶體的靜電荷,其電阻率或諧振頻率靜電荷來分類。根據所使用的現象,晶體傳感器可以稱為靜電,壓阻或諧振。
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        當對石英晶體施加壓力,力或加速度時,會在晶體上產生與所施加的力成比例的電荷(圖3-8)。這些晶體傳感器與諸如應變儀之類的靜力裝置之間的根本區別在于,晶體產生的電信號會迅速衰減。此特性使這些傳感器不適用于靜態力或壓力的測量,但對于動態測量很有用。
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        簡短圖片說明
       
        當對晶體施加壓力時,它會發生彈性變形。這種變形導致電荷流動(持續幾秒鐘)??梢詼y量得到的電信號,作為施加到晶體的壓力的指示。這些傳感器無法檢測靜壓力,但用于測量爆炸,爆炸,壓力脈動(在火箭發動機,發動機,壓縮機中)或其他沖擊或振動導致的快速變化的壓力。這些堅固的傳感器中的一些可以檢測到具有“上升時間”的壓力事件,其上升時間約為百萬分之一秒,本章稍后將對此進行詳細介紹。
       
        這種動態壓力傳感器的輸出通常以“相對”壓力單位(例如psir而不是psig)表示,從而使測量結果與晶體的初始狀態有關。這種傳感器的最大范圍是5,000或10,000psir。壓電傳感器的理想功能包括堅固的結構,小尺寸,高速和自生信號。另一方面,它們對溫度變化敏感,需要特殊的電纜連接和放大。
       
        它們在安裝過程中也需要特別注意:其中一個考慮因素是它們的安裝扭矩應與校準時的扭矩相同(通常為30in.-lbs)??赡芡ㄟ^降低響應速度而損害其性能的另一個因素是空腔下方的空空腔深度??涨辉酱?,響應越慢。因此,建議將腔體的深度最小化,并且不要深于探頭的直徑(通常約為0.25英寸)。
       
        靜電壓力傳感器體積小且堅固。施加在晶體上的力可以沿縱向或橫向施加,在任何一種情況下,都會產生與施加的力成比例的高電壓輸出。當無法為傳感器供電或無法為傳感器供電時,晶體的自生電壓信號非常有用。這些壓電傳感器還提供高速響應(峰值為100kHz時為30kHz),這使其非常適合測量瞬態現象。圖3-9顯示了一個加速度補償壓力傳感器。在這種設計中,通過添加地震質量和單獨的反極性“補償晶體”來提供補償。這些組件按比例縮放以精確消除質量塊(端部件和膜片)的慣性作用,這些質量塊在加速時會作用在壓力感應晶體疊層上。
       
        由于石英是一種常見的自然存在的礦物,因此這些壓電換能器通常不昂貴。電氣石是天然存在的石英的半貴重形式,具有亞微秒的響應能力,可用于測量非??焖俚乃矐B。通過正確選擇晶體,設計人員可以確保良好的線性度和降低的溫度敏感性。

      壓電傳感器應用
       
        簡短描述盡管壓電傳感器無法測量靜壓,但它們被廣泛用于評估與爆炸,脈動或動態壓力條件相關的動壓現象,這些動力發生在電動機,火箭發動機,壓縮機和其他承受快速變化的加壓設備中。他們可以檢測到0.1至10,000psig(0.7KPa至70MPa)之間的壓力。典型精度為1%滿量程,每1000℃溫度影響額外增加1%滿量程。
       
        壓阻式壓力傳感器基于硅在應力下的電阻率依賴性而工作。類似于應變儀,壓阻傳感器由一個膜片組成,其上結合了四對硅電阻器。與應變計傳感器的結構不同,此處的隔膜本身由硅制成,電阻器在制造過程中擴散到硅中。通過將隔膜粘合到未處理的硅晶圓上來完成隔膜。
       
        如果要使用傳感器測量絕對壓力,則在真空下執行粘合過程。如果要參考壓力傳感器


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