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现代化测量技术涉及到大量的非电量,如重力、力矩、加速、压力、流速等力学量;温度、热等热学特性,包括气体、液体成分、浓度等化学物质。直接测量这些物理量很难,也很不便,需要用转换装置把它们转变成易于测量、传输和处理的电量,这种设备就是传感器。压力传感器种类繁多,压力传感器是其中最为成熟的一种,从市场销售情况来看,在传感器产品中位居第一,每年增长20%,有着广阔的应用前景。对不同技术性能的压力传感器应用于不同的测量要求,已成为当今压力传感器开发与应用的重要课题。
从广义上说,所有利用压电材料所产生的各种物理效应组成的传感器类型都可以称为压力传感器。广泛应用于工业、军事、民用等领域。
可以使用压电式压力传感器测量压力值在104-106Pa之间。用于测量内燃机气缸、油管、进、排气管的压力,其频率为Hz到几十Hz(甚至数百kHz),炮膛压力,在生物医学、航空航天等领域有着广泛的应用。
其弹性元件通过膜片、膜盒等将压力收集到一起,转化为集中力,再传送到压电元件。为保证其静态特性和稳定性,通常多采用石英晶片并联方式。
在使用压力传感器时,应注意:(1)保证弹性膜片与后传力件之间有良好的表面接触;用来实现减小线性误差,改善静态、动态特性;(2)传感器的底壳和传感器要有足够的刚度,确保测试的压力可以尽可能地传递给压电元件:(3)压电弹性元件的选择要考虑频率覆盖:弯曲(014-100kHz),压力(40kHz-15MHz),剪断(100kHz-125MHz);(4)涉及传力的部件要使用高声速材料和扇薄型结构,以便快速传递,弹性波在传递弹性元件中没有损失,并改善动态特性:5)对加速度、温度等环境干扰的补偿。