检测电压的传感器 什么是压电电压传感器？
什么是压电电压传感器？
压电材料作为感知电力设备放电、振动等信号的关键材料，在电力设备振动监测、放电检测、探伤、温度测量、电压传感等领域得到广泛应用。
压电材料在压电传感器件中的应用多种多样，其核心在于机械能和电能的相互转换：压电材料受机械振动（压电振动传感器）、声波传导（压电声传感器）等机械外力作用时晶格形变，引起极化状态的变化，输出传感电信号，或通过对压电材料受电场作用产生的形变进行测量来反映电场大小（压电电压传感器）。
压电电压传感器工作原理如图1所示，其主要基于逆压电效应，将施加于压电材料上的电信号转换为位移或者形变信号，再进一步通过其他方式进行检测，进而实现对电压信号的量测。
图1 压电电压传感器检测示意图
压电电压传感器可分为基于应力检测的压电电压传感器、基于光检测的压电电压传感器和基于电容值检测的压电电压传感器。
1 基于应力检测的压电电压传感器
压电电压传感器研究早期，K.Kawamura等使用压力传感器对压电材料的电致应变进行检测，如图2所示。检测电压峰值可达26kV，测量误差小于2%，频率测量范围0~2.5kHz。但此类传感器检测范围和精度易受附加压力传感器限制，且需额外电源供电，增加了电压传感器的复杂性，难以满足新型传感器小型化、无源、抗干扰能力强等要求，实际应用困难。
图2 基于应力检测的压电电压传感器
2 基于光检测的电压传感器
相比于基于应力检测，通过利用无源光学器件测量压电材料形变更为便捷。K.M.Bohnert等将石英压电晶体与双模光纤联用，通过检测光纤中的相干光相位变化对压电材料形变进行测量，频率测量范围50Hz~11kHz，测量电压高达520kV，但其设备体积较为庞大；另有研究人员联用PZT等高压电性能陶瓷多晶与光栅器件，将难以准确测量的压电材料形变转换为光栅中心波长变化进行检测，有效提高了测试精度。
G. Fusiek等使用多个厚度为4mm的PZT压电陶瓷片构成叠层结构，以放大压电陶瓷在同等电压下的位移大小。传感器最大量程5kV，频率测量范围50Hz~20kHz。研究者采用外加铝制结构对压电陶瓷到光纤光栅的位移进行传递，减小了对单个压电陶瓷片厚度的要求，但位移的多次传递可能引入额外的测量误差。
3 基于电容值检测的电压传感器
此外，Xue Fen等将两层极化方向相反、两端固定的PVDF压电薄膜叠加成电容的上电极，外加固定的电容下电极组成压电式电压传感器。当外加电场变化时，PVDF薄膜发生弯折电容极板结构变化，导致电容值发生变化，通过实时测量电容值来反推外加电场的信息。
尽管压电聚合物薄膜（PVDF）在厚度方向的伸缩振动谐振频率远高于普通压电陶瓷，可获得接近10MHz宽频带响应和22kV/cm的测量量程，但由于其压电系数远远小于普通的压电陶瓷，形变通常在nm级，即使使用光学器件也很难对其检测，因此使用PVDF进行电压/电场传感研究的难点在于将微纳级形变转换为其他可测、易测的物理量。
本文编自2021年第7期《电工技术学报》，论文标题为“压电材料与器件在电气工程领域的应用”，作者为姚睿丰、王妍 等。
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大家知道什么是绝对压力传感器吗？好像听说过，但是在汽车的哪个位置呢？
其实绝对压力传感器只是一个简称，它的全称是进气歧管绝对压力传感器（MAPS）
从字面上看可以看出进气歧管绝对压力传感器主要是测量进气歧管的空气的压力的，所以一般绝对压力传感器一般安装在进气歧管。
什么是绝对压力：
绝对压力是指压力容器内的压力加上1个大气压
进气歧管绝对压力传感器用于D型汽油喷射系统。
它在汽油喷射系统中所起的作用和空气流量传感器相似。进气歧管绝对压力传感器根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力（真空度）的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到电控单元（ECU），作为确定喷油器基本喷油量的依据。
在当今发动机电子控制系统中，应用较为广泛的有半导体压敏电阻式、真空膜盒传动式两种。
进气歧管绝对压力传感器分类：
按检测原理可分为压敏电阻式、电容式、膜盒式、表面弹性波式等。
进气歧管绝对压力传感器的工作原理
进气歧管绝对压力传感器利用的是压电技术的原理设计而成。传感器主要有一个密封良好的弹性膜片和一个铁质磁芯构成。膜片和磁心精确地放置在微型线圈内，当感应到压力时，就产生一个与输入压力成正比的、与参考电压成比例的输出信号。
压敏电阻式绝对压力传感器工作原理
硅片的一侧是真空室(绝对压力为零)，而另一侧承受进气管内的压力，在此压力作用下使硅片产生变形；由于真空室的压力是固定的，进气管绝对压力变化时，硅片的变形量不同；硅片是一个压力转换元件(压敏电阻)．其电阻值随其变形量而变化，导致硅片所处的电桥电路输出电压发生变化，电桥电路输出的电压(很小)经IC放大电路放大后输送给ECU。
电容式绝对压力传感器
发动机工作时，进气管内的空气压力作用于弹性膜片上，使弹性膜片产生位移，电容量的变化量与弹性膜片的位移成正比，电容量的变化量再经过测量电路转换成电压信号输送给Ecu，测量电路可以是电容电桥电路或谐振电路等。
进气歧管压力高低直接表征了发动机当前的负载和工作状态。它对发动机管理系统输出控制状态有着决定性的影响。
原则上讲，发动机的燃油供给状态与进气歧管压力成正比关系；发动机的点火正时时间（点火提前角）则与进气歧管压力成反比关系。
压敏电阻式绝对压力传感器的检修
电容式绝对压力传感器的检修
检查进气温度传感器的信号电压，20℃时信号电压为2.5～3.4V；60℃时为0.2～1.0V。
以上就是绝对压力传感器的介绍了，供大家了解。
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