壓阻式原理
壓力感知與形變:傳感器內(nèi)部有一個由半導體材料或金屬材料制成的力敏元件,當外界壓力作用于力敏元件時,它會發(fā)生形變。例如在一些工業(yè)壓力測量中,當管道內(nèi)壓力變化施加在力敏元件上,使其產(chǎn)生壓縮或拉伸等形變。
電阻變化:力敏元件表面通常粘貼有電阻應變片,應變片會隨力敏元件的形變而發(fā)生拉伸或壓縮,從而導致其電阻值發(fā)生改變 。而且這種電阻值的變化與所受到的壓力大小成一定的比例關系。
電橋電路轉(zhuǎn)換:一般采用惠斯通電橋電路,將電阻應變片接入電橋中。當應變片電阻變化時,電橋的平衡被打破,輸出電壓也隨之發(fā)生變化,這個輸出電壓就是與壓力對應的電信號。隨后該電信號再經(jīng)過放大、濾波等信號處理電路,進一步提高準確性和穩(wěn)定性,以便于后續(xù)的測量、傳輸與應用。
電容式原理
電容結(jié)構(gòu)與壓力作用:傳感器內(nèi)部有兩個相互絕緣的電極,形成一個電容結(jié)構(gòu),其中一個電極是可動的。當壓力作用在傳感器上時,可動電極會發(fā)生位移,使兩極板間的距離、相對面積或介質(zhì)發(fā)生變化。例如在某些高精度壓力測量場景中,微小的壓力變化就能使可動電極產(chǎn)生位移。
電容值改變:根據(jù)電容的計算公式,兩極板間距離、相對面積或介質(zhì)的變化會導致電容值發(fā)生改變,且電容值的變化與壓力大小存在特定的函數(shù)關系。
電路轉(zhuǎn)換電信號:通過配套的檢測電路將電容值的變化轉(zhuǎn)換為電信號。通常是將電容變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化,進而實現(xiàn)壓力到電信號的轉(zhuǎn)換,最后經(jīng)過信號調(diào)理電路對電信號進行處理,以滿足實際應用的需求。
壓電式原理
壓電材料的特性:利用某些晶體材料(如石英、壓電陶瓷等)的壓電效應,這些材料在受到壓力作用時,內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象,從而在其表面產(chǎn)生電荷。比如在一些振動壓力測量或動態(tài)壓力測量的場合,壓力變化會使壓電材料產(chǎn)生相應的電荷變化。
電荷收集與轉(zhuǎn)換:在壓電材料的表面設置電極來收集產(chǎn)生的電荷,由于電荷的多少與壓力大小成正比,所以收集到的電荷就代表了壓力的大小。然后通過電荷放大器等電路將電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號,以便于后續(xù)的測量和處理 ,最終完成壓力到電信號的轉(zhuǎn)化。
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