应变式压力传感器 分类及工作原理介绍

我们知道压力传感器作工业实践中最为常见的传感器，广泛的应用于各种工业自控。传感器的种类繁多，应用的领域也不尽相同。在今天的文章中，皮卡中国小编将为大家介绍应变式压力传感器，来了解一下它的工作原理及应用领域。

什么是应变式压力传感器

应变式压力传感器又名电阻应变片压力传感器，它是利用弹性敏感元件和应变计将被测压力转换为相应电阻值变化的压力传感器。

应变式压力传感器应用

应变式压力传感器是压力传感器中应用比较多的一种传感器，它一般用于测量较大的压力，广泛应用于测量管道内部压力、内燃机燃气的压力、压差和喷射压力、发动机和导弹试验中的脉动压力，以及各种领域中的流体压力等。

应变式压力传感器工作原理

应变式压力传感器的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：

式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω。cm2/m ）

S ——导体的截面积（cm2 ）

L ——导体的长度（m ）

我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，
从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。

应变式压力传感器分类

1、应变管式

又称应变筒式。它的弹性敏感元件为一端封闭的薄壁圆筒，其另一端带有法兰与被测系统连接。在筒壁上贴有2片或4片应变片，其中一半贴在实心部分作为温度补偿片,另一半作为测量应变片。当没有压力时 4片应变片组成平衡的全桥式电路;当压力作用于内腔时,圆筒变形成“腰鼓形”,使电桥失去平衡,输出与压力成一定关系的电压。这种传感器还可以利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片传递被测压力。应变管式压力传感器的结构简单、制造方便、适用性强，在火箭弹、炮弹和火炮的动态压力测量方面有广泛应用。

2、膜片式

它的弹性敏感元件为周边固定圆形金属平膜片。膜片受压力变形时，中心处径向应变和切向应变均达到正的最大值，而边缘处径向应变达到负的最大值，切向应变为零。因此常把两个应变片分别贴在正负最大应变处，并接成相邻桥臂的半桥电路以获得较大灵敏度和温度补偿作用。采用圆形箔式应变计(见电阻应变计)则能最大限度地利用膜片的应变效果。这种传感器的非线性较显著。膜片式压力传感器的最新产品是将弹性敏感元件和应变片的作用集于单晶硅膜片一身，即采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电阻条，并采用周边固定结构制成的固态压力传感器（见压阻式传感器）。

3、应变梁式

测量较小压力时，可采用固定梁或等强度梁的结构。一种方法是用膜片把压力转换为力再通过传力杆传递给应变梁。将两端固定梁的最大应变处在梁的两端和中点，应变片就贴在这些地方。这种结构还有其他形式，例如可采用悬梁与膜片或波纹管构成。

4、组合式

在组合式应变压力传感器中，弹性敏感元件可分为感受元件和弹性应变元件。感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变最敏感的部位，而应变片则贴在弹性应变元件的最大应变处。实际上较复杂的应变管式和应变梁式都属于这种型式。

感受元件有膜片、膜盒、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、Π形梁、 环形梁、薄壁筒等。它们之间可根据不同需要组合成多种型式。 

应变式压力传感器优点

1、精度高、测量范围大。

2、频率响应特性好。

3、应变片尺寸小、重量轻、使用方便、测量速度快。测量时对被检测的工作组昂太和应力分布基本上无影响。既可用于静态测量，又可用于动态测量。

4、适应性强。可在高温、超低温、水下、强磁场以及核辐射等恶劣环境下使用。

5、测量应变的灵敏度和精度高，性能稳定、可靠，误差小于1%。

6、价格便宜，品种多，工艺较成熟。

应变式压力传感器缺点

1、在打的应变状态中具有明显的非线性，半导体应变式传感器的非线性更为突出。

2、输出信号微弱，抗干扰能力差，需要采取屏蔽措施。

3、只能测出一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化。

应变式压力传感器特点

1、应变筒式

该传感器的特点是具有较高的强度和抗冲击稳定性，具有优良的静态特性、动态特性和较高的自震频率，可达30khz以上，测量的上限压力可达到9.6mpa。适于测量高频脉动压力，又加上强制水冷却。也适于高温下的动态压力测量，如火箭发动机的压力测量，内燃机、压气机等的压力测量。

2、膜片式

这种膜片式应变压力传感器不宜测量较大的压力，当变形大时，非线性较大。但小压力测量中于变形很小，非线性误差可小于0.5％，同时又有较高的灵敏度，因此在冲击波的测量中，国内外都用过这种膜片式压力传感器。

3、应变梁式

适用于压力较小的测量，输出信号不受测力点位置变化的影响。并且这款传感器结构简单、稳定性好，易于安装和维修。

4、应变组合式

主要用来测量流动介质动态或静态压力，例如动力管道设备的进出、气体或液体的压力、内燃机管道压力等等。原文地址：http://www.pikacn.com/news/20155/2708.html

结语：以上就是应变式压力传感器分类及工作原理的介绍，相信大家对压力传感器有了进一步的认识。在今后的文章中，皮卡中国小编将陆续为大家介绍传感器的知识，敬请关注。

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