SMC通用流體用壓力傳感器
SMC通用流體用壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)由感知空氣流量的白金熱線(鉑金屬線)、根據(jù)進(jìn)氣溫度進(jìn)行修正的溫度補(bǔ)償電阻(冷線)、控制熱線電流并產(chǎn)生輸出信號(hào)的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體等元件組成。根據(jù)白金熱線在殼體內(nèi)的安裝部位不同，熱線式空氣流量傳感器分為主流測(cè)量、旁通測(cè)量方式兩種結(jié)構(gòu)形式。圖 18所示是采用主流測(cè)量方式的熱線式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)圖。它兩端有金屬防護(hù)網(wǎng)，取樣管置于主空氣通道中央，取樣管由兩個(gè)塑料護(hù)套和一個(gè)熱線支承環(huán)構(gòu)成。熱線線徑為70μm的白金絲(RH)，布置在支承環(huán)內(nèi)，其阻值隨溫度變化，是惠斯頓電橋電路的一個(gè)臂(圖 19)。熱線支承環(huán)前端的塑料護(hù)套內(nèi)安裝一個(gè)白金薄膜電阻器，其阻值隨進(jìn)氣溫度變化，稱(chēng)為溫度補(bǔ)償電阻(RK)，是惠斯頓電橋電路的另一個(gè)臂。
SMC通用流體用壓力傳感器的性能指標(biāo)主要有線性誤差、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度特性和靈敏度溫度特性等。在各種衡器和質(zhì)量計(jì)量系統(tǒng)中，通常用綜合誤差帶來(lái)綜合控制傳感器準(zhǔn)確度，并將綜合誤差帶與衡器誤差帶(圖1)聯(lián)系起來(lái)，以便選用對(duì)應(yīng)于某一準(zhǔn)確度衡器的稱(chēng)重傳感器。國(guó)際法制計(jì)量組織(OIML)規(guī)定，傳感器的誤差帶δ占衡器誤差帶Δ的70％，稱(chēng)重傳感器的線性誤差、滯后誤差以及在規(guī)定溫度范圍內(nèi)由于溫度對(duì)靈敏度的影響所引起的誤差等的總和不能超過(guò)誤差帶δ。這就允許制造廠對(duì)構(gòu)成計(jì)量總誤差的各個(gè)，從而獲得期望的準(zhǔn)確度。
SMC通用流體用壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器要是利用壓電效應(yīng)制造而成 的，這樣的傳感器也稱(chēng)為壓電傳感器。 晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變 形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)?？茖W(xué)家就是根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了。 概要的定義 ，是指以膜片裝置(不銹鋼膜片、硅酮膜片等)為媒介，用感壓元件對(duì)氣體和液體的壓力進(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)輸出的設(shè)備原理 半導(dǎo)體壓電阻抗擴(kuò)散是在薄片表面形成半導(dǎo)體變形壓力，通過(guò)外力(壓力)使薄片變形而產(chǎn)生壓電阻抗效果，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 靜電容量型，是將玻璃的固定極和硅的可動(dòng)極相對(duì)而形成電容，將通過(guò)外力(壓力)使可動(dòng)極變形所產(chǎn)生的靜電容量的變化轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)。
SMC通用流體用壓力傳感器一般情況油品出入庫(kù)往往是采用泵輸送經(jīng)過(guò)橢圓齒輪流量計(jì)計(jì)量，由于流量計(jì)的有限，也只有0.2級(jí)，差壓變送器還需測(cè)密度計(jì)算，其結(jié)果往往有些出入，從而造成計(jì)量糾紛?，F(xiàn)在因?yàn)橛凸逌y(cè)量的結(jié)果為噸數(shù)，而且可達(dá)到0.2級(jí)甚至0.1級(jí)，因此，與容積式流量計(jì)相比，差壓變送器計(jì)量結(jié)果更準(zhǔn)確。雖然在小數(shù)量的油品出入庫(kù)時(shí)，由于分辨率的原因，測(cè)量的結(jié)果誤差較大，但在大數(shù)量的油品出入庫(kù)時(shí)，其較高的和較小的相對(duì)誤差，差壓變送器是其它計(jì)量手段所無(wú)法比擬的，特別適合月度、季度、年度的盤(pán)存。實(shí)踐表明其主要優(yōu)點(diǎn)有：① 安裝維護(hù)簡(jiǎn)單方便；② 讀數(shù)直觀直接明確，可直接讀出油品的庫(kù)存量；③ 免除了密度的測(cè)定和換算。
SMC通用流體用壓力傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。
SMC通用流體用壓力傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到 s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)。
SMC通用流體用壓力傳感器是根據(jù)物體熱脹冷縮原理制成的。根據(jù)膨脹物質(zhì)的形態(tài)又分為固體膨脹式和液體膨脹式兩大類(lèi)水銀溫度計(jì)是利用水銀液體的熱脹冷縮性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的，屬于液體膨脹式溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)屬于固體膨脹式溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)的測(cè)溫元件是用線膨脹系數(shù)相差較大的兩種不同金屬材料疊焊在一起制成的。由于兩個(gè)金屬片的線膨帳系數(shù)不—樣當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片將向膨脹系數(shù)小的一側(cè)彎曲，溫升越高，彎曲就越大。圖2．1所示為雙金屬溫度計(jì)原理圖，它是利用雙金屬片形變位移的大小與溫度變化成正比的關(guān)系，通過(guò)杠桿放大機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針，指小出溫度值。同時(shí)通過(guò)杠桿帶動(dòng)記錄指針(筆)，在勻速前進(jìn)的記錄紙上自動(dòng)汜錄出所測(cè)溫度。雙金屬溫度汁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械強(qiáng)度大，價(jià)格低廉，但其低，量程和使用范圍有限。
SMC通用流體用壓力傳感器
SMC通用流體用壓力傳感器能實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，而且是根據(jù)與被測(cè)導(dǎo)體的耦合程度來(lái)測(cè)量，因此可以通過(guò)靈活設(shè)計(jì)傳感器的構(gòu)形和巧妙安排它與被測(cè)導(dǎo)體的布局來(lái)達(dá)到各種應(yīng)用的目的。在測(cè)量位移方面，除可直接測(cè)量金屬零件的動(dòng)態(tài)位移、汽輪機(jī)主軸的軸向竄動(dòng)等位移量外，它還可測(cè)量如金屬材料的熱膨脹系數(shù)、鋼水液位、紗線張力、流體壓力、加速度等可變換成位移量的參量。在測(cè)量振動(dòng)方面，它是測(cè)量汽輪機(jī)、空氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)軸的徑向振動(dòng)和汽輪機(jī)葉片振幅的理想器件。還可以用多個(gè)傳感器并排安置在軸側(cè)，并通過(guò)多通道指示儀表輸出至記錄儀，以測(cè)量軸的振動(dòng)形狀并繪出振型圖。在測(cè)量轉(zhuǎn)速方面，只要在旋轉(zhuǎn)體上加工或加裝一個(gè)有凹缺口的圓盤(pán)狀或齒輪狀的金屬體，并配以電渦流傳感器，就能準(zhǔn)確地測(cè)出轉(zhuǎn)速。
SMC通用流體用壓力傳感器工作原理類(lèi)似于壓力增壓器，對(duì)大徑空氣驅(qū)動(dòng)活塞施加一個(gè)很低的壓力，當(dāng)此壓力作用于一個(gè)小面積活塞上時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)高壓。通過(guò)一個(gè)二位五通氣控?fù)Q向閥，增壓泵能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。由單向閥控制的高壓柱塞不斷的將液體排出，增壓泵的出口壓力大小與空氣驅(qū)動(dòng)壓力有關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)部分和輸出液體部分之間的壓力達(dá)到平衡時(shí)，增壓泵會(huì)停止運(yùn)行，不再消耗空氣。當(dāng)輸出壓力下降或空氣驅(qū)動(dòng)壓力增加時(shí)，增壓泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，直到再次達(dá)到壓力平衡后自動(dòng)停止采用單氣控非平衡氣體分配閥來(lái)實(shí)現(xiàn)泵的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，泵體氣驅(qū)部分采用鋁合金制造。接液部分根據(jù)介質(zhì)不同選用碳鋼或不銹鋼，泵的全套密封件均為進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，從而保證了氣液增壓泵的性能。
SMC通用流體用壓力傳SMC通用流體用壓力傳感器工作原理類(lèi)似于壓力增壓器，對(duì)大徑空氣驅(qū)動(dòng)活塞施加一個(gè)很低的壓力，當(dāng)此壓力作用于一個(gè)小面積活塞上時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)高壓。通過(guò)一個(gè)二位五通氣控?fù)Q向閥，增壓泵能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。由單向閥控制的高壓柱塞不斷的將液體排出，增壓泵的出口壓力大小與空氣驅(qū)動(dòng)壓力有關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)部分和輸出液體部分之間的壓力達(dá)到平衡時(shí)，增壓泵會(huì)停止運(yùn)行，不再消耗空氣。當(dāng)輸出壓力下降或空氣驅(qū)動(dòng)壓力增加時(shí)，增壓泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，直到再次達(dá)到壓力平衡后自動(dòng)停止采用單氣控非平衡氣體分配閥來(lái)實(shí)現(xiàn)泵的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，泵體氣驅(qū)部分采用鋁合金制造。接液部分根據(jù)介質(zhì)不同選用碳鋼或不銹鋼，泵的全套密封件均為進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，從而保證了氣液增壓泵的性能。 感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵(lì)能，傳感器承擔(dān)將某個(gè)對(duì)象或過(guò)程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。其“對(duì)象”可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)(即過(guò)程)的。對(duì)象特性被轉(zhuǎn)換量化后可以通過(guò)多種方式檢測(cè)
SMC通用流體用壓力傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。電渦流傳感器能準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)體(必須是金屬導(dǎo)體)與探頭端面之間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的相對(duì)位移變化。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)分析，振動(dòng)研究、分析測(cè)量中，對(duì)非接觸的高振動(dòng)、位移信號(hào)，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動(dòng)、振幅以及軸向位置。從轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，主要取決于其—轉(zhuǎn)軸，而電渦流傳感器，能直接非接觸測(cè)量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，對(duì)諸如轉(zhuǎn)子的不平衡、不對(duì)中、軸承磨損、軸裂紋及發(fā)生摩擦等機(jī)械問(wèn)題的早期判定，可提供關(guān)鍵的信息。
SMC通用流體用壓力傳感器的測(cè)量原理 V錐流量計(jì)是由V錐傳感器和差壓變送器組合而成的一種差壓式流量計(jì)，可測(cè)量寬雷諾數(shù)(8×103≤Re≤5×107)范圍內(nèi)各種介質(zhì)的流量。 其測(cè)量理論是：由于實(shí)際流體都具有粘性，不是理想流體，當(dāng)其在管道中流動(dòng)時(shí)，在充分發(fā)展管內(nèi)流動(dòng)的前提下，具有層流和紊流兩種流動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)連續(xù)流動(dòng)的流體能量守恒原理和伯努力方程：對(duì)于以層流狀態(tài)流動(dòng)的流體，其流速分布是以管道中央線為對(duì)稱(chēng)的一個(gè)拋物面，流體通過(guò)一定管道的壓力降與流量成正比；對(duì)于紊流狀態(tài)流動(dòng)的流體，其流速分布是以管道中心線為對(duì)稱(chēng)的一個(gè)指數(shù)曲面，流體通過(guò)一定管道的壓力降與流量的平方成正比。
SMC通用流體用壓力傳感器的可動(dòng)電刷與被測(cè)物體相連。物體的位移引起電位器移動(dòng)端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動(dòng)時(shí)電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過(guò)大的階躍電壓會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是易磨損。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，使用方便，價(jià)格低廉。
SMC通用流體用壓力傳感器的功能在于把直線機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。為了達(dá)到這一效果，通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位，通過(guò)滑片在滑軌上的位移來(lái)測(cè)量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許流過(guò)微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動(dòng)的長(zhǎng)度成正比。將傳感器用作分壓器可限度降低對(duì)滑軌總阻值性的要求，因?yàn)橛蓽囟茸兓鸬淖柚底兓粫?huì)影響到測(cè)量結(jié)果。
SMC通用流體用壓力傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然，還有很多其它方法來(lái)制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù)，電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。
SMC通用流體用壓力傳感器由固定部分、可動(dòng)部分以及支承彈簧部分所組成。為了使傳感器工作在位移傳感器狀態(tài)，其可動(dòng)部分的質(zhì)量應(yīng)該足夠的大，而支承彈簧的剛度應(yīng)該足夠的小，也就是讓傳感器具有足夠低的固有頻率。 　　根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：u=Blx&r 　　式中B為磁通密度，l為線圈在磁場(chǎng)內(nèi)的有效長(zhǎng)度， r x&為線圈在磁場(chǎng)中的相對(duì)速度。 　　從傳感器的結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，慣性式電動(dòng)傳感器是一個(gè)位移傳感器。然而由于其輸出的電信號(hào)是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，根據(jù)電磁感應(yīng)電律，當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所感生的電動(dòng)勢(shì)與線圈切割磁力線的速度成正比。因此就傳感器的輸出信號(hào)來(lái)說(shuō)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是同被測(cè)振動(dòng)速度成正比的，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。
SMC通用流體用壓力傳感器的機(jī)械接收原理就是建立在此基礎(chǔ)上的。相對(duì)式測(cè)振儀的工作接收原理是在測(cè)量時(shí)，把儀器固定在不動(dòng)的支架上，使觸桿與被測(cè)物體的振動(dòng)方向一致，并借彈簧的彈性力與被測(cè)物體表面相接觸，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)，觸桿就跟隨它一起運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)記錄筆桿在移動(dòng)的紙帶上描繪出振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間的變化曲線，根據(jù)這個(gè)記錄曲線可以計(jì)算出位移的大小及頻率等參數(shù)。 　　
SMC通用流體用壓力傳感器由此可知，相對(duì)式機(jī)械接收部分所測(cè)得的結(jié)果是被測(cè)物體相對(duì)于參考體的相對(duì)振動(dòng)，只有當(dāng)參考體不動(dòng)時(shí)，才能測(cè)得被測(cè)物體的振動(dòng)。這樣，就發(fā)生一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)需要測(cè)的是振動(dòng)，但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)時(shí)，這類(lèi)儀器就無(wú)用武之地。例如：在行駛的內(nèi)燃機(jī)車(chē)上測(cè)試內(nèi)燃機(jī)車(chē)的振動(dòng)，在地震時(shí)測(cè)量地面及樓房的振動(dòng)……，都不存在一個(gè)不動(dòng)的參考點(diǎn)。在這種情況下，我們必須用另一種測(cè)量方式的測(cè)振儀進(jìn)行測(cè)量，即利用慣性式測(cè)振儀。
SMC通用流體用壓力傳感器