基于電磁原理壓力傳感器的相關(guān)知識(shí)

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

感應(yīng)式壓力傳感器的工作原理是，由于磁性材料和磁導(dǎo)率的不同，當(dāng)壓力作用在膜片上時(shí)，氣隙大小發(fā)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(zhuǎn)化為相應(yīng)的信號(hào)輸出，從而達(dá)到測(cè)量壓力的目的。根據(jù)磁路的變化，壓力傳感器可分為變磁阻和變磁導(dǎo)率兩種類型。感應(yīng)式壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，測(cè)量范圍寬。缺點(diǎn)是不能應(yīng)用于高頻動(dòng)態(tài)環(huán)境。

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(shí)，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(huì)隨著氣隙的變化而變化，從而測(cè)量壓力。

當(dāng)磁通密度較高時(shí)，鐵磁材料的磁導(dǎo)率不穩(wěn)定，可以用變磁導(dǎo)率壓力傳感器來(lái)測(cè)量。可變磁導(dǎo)率壓力傳感器使用可移動(dòng)的磁性元件代替鐵芯，壓力的變化導(dǎo)致磁性元件的移動(dòng)，從而磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而獲得壓力值。

霍爾壓力傳感器是基于一些半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)是指固體導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，有電流通過(guò)時(shí)，導(dǎo)體中的電荷載流子被洛倫茲力偏置到一側(cè)，進(jìn)而產(chǎn)生電壓(霍爾電壓)的現(xiàn)象。電壓引起的電場(chǎng)力會(huì)平衡洛倫茲力。通過(guò)霍爾電壓的極性，可以證明導(dǎo)體內(nèi)部的電流是由帶負(fù)電的粒子(自由電子)運(yùn)動(dòng)引起的。

對(duì)導(dǎo)體施加垂直于電流方向的磁場(chǎng)，會(huì)使導(dǎo)體中的電子受到洛倫茲力的作用而聚集，從而產(chǎn)生電子聚集方向的電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)會(huì)使后面的電子在電力的作用下，平衡磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛侖茲力，使后面的電子可以順利通過(guò)而不產(chǎn)生偏差，這就是所謂的霍爾效應(yīng)。產(chǎn)生的內(nèi)置電壓稱為霍爾電壓。

磁場(chǎng)為交變磁場(chǎng)時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)也是同頻率的交變電動(dòng)勢(shì)，建立霍爾電動(dòng)勢(shì)的時(shí)間極短，因此其響應(yīng)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(dòng)勢(shì)。常用的霍爾元件的材料多為半導(dǎo)體或多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)材料。

基于渦流效應(yīng)的壓力傳感器。渦流效應(yīng)是由運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)和金屬導(dǎo)體的相交引起的，或者是由運(yùn)動(dòng)金屬導(dǎo)體和磁場(chǎng)的垂直相交引起的?？傊请姶鸥袘?yīng)效應(yīng)造成的。這個(gè)動(dòng)作會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。

渦流特性使渦流檢測(cè)具有零頻率響應(yīng)，因此渦流壓力傳感器可用于靜電力檢測(cè)。

振弦式壓力傳感器是一種頻率敏感型傳感器，這種頻率測(cè)量精度很高，因?yàn)闀r(shí)間和頻率是可以精確測(cè)量的物理參數(shù)，在頻率信號(hào)的傳輸過(guò)程中可以忽略電纜電阻、電感、電容等因素的影響。同時(shí)，振弦壓力傳感器還具有抗干擾能力強(qiáng)、零點(diǎn)漂移小、溫度特性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨率高、性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸、處理和存儲(chǔ)方便、易于實(shí)現(xiàn)儀器數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)，因此振弦壓力傳感器也可以成為傳感技術(shù)的發(fā)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(guān)。弦的長(zhǎng)度是固定的，弦振動(dòng)頻率的變化可以用來(lái)測(cè)量張力，即輸入是力信號(hào)，輸出是頻率信號(hào)。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(nèi)裝電子模塊和接線端子，分為兩個(gè)腔室，接線時(shí)不會(huì)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(dòng)。當(dāng)測(cè)得的壓力改變時(shí)，頻率也會(huì)改變。這個(gè)頻率信號(hào)可以通過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流信號(hào)。

深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是傳感器研發(fā)生產(chǎn)廠家。主要產(chǎn)品有微型傳感器、拉壓傳感器、S型傳感器、環(huán)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(chǎn)品。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線、3C、新能源、機(jī)器人、機(jī)械制造、醫(yī)療、紡織、汽車、冶金以及交通等多個(gè)領(lǐng)域。

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