24v压力传感器工作原理 压力传感器工作原理详解，几分钟带你搞定压力传感器
压力传感器工作原理详解，几分钟带你搞定压力传感器
大家好，我是李工，创作不易，希望大家多多支持我。
五一休息了5天，不知道大家玩得怎么样？接下来将给大家分享分享关于传感器的知识，今天是压力传感器。
什么是压力？
这个压力不是我们通常说的压力，不是说工作有压力，生活有压力这种。
压强 的标准单位是“帕斯卡”。这相当于一个“牛顿每平方米”。
压力传感器只是监控这个压强，并可以在世界上已知的几个单位之一中显示它。这通常是“帕斯卡”、“巴”和“PSI”（磅/平方英寸）。
轮胎中的空气压力是压强及其测量方式的一个特别形象的例子。
当我们给轮胎充气时，它施加在轮胎上的力会增加，导致轮胎充气，通过轮胎内的压力传感器进行监控的。
汽车轮胎充气图
什么是压力传感器？
压力传感器 是将气体或液体中的输入机械压力 转换为电输出信号的传感器或仪器 。压力传感器由可以测量、检测或监控施加压力的压敏元件和将信息转换为电输出信号的电子元件组成。
压力传感器 具有两个重要特性：(1) 提供承受高压的坚固性 ；(2) 具有弹性以最小程度地变形并在受压时恢复其原始形状 。
压力传感器如何工作
简而言之，压力传感器将压力转换为一个小的电信号，然后进行传输和显示。
因此，这些通常也被称为压力变送器。使用的两个常见信号是 4 到 20 mA信号和 0 到 5 V 信号。
压力传感器的工作原理图
大多数压力传感器使用压电效应 工作。
这是当材料响应应力而产生电荷时，这种应力通常是压力，但也可能是扭曲、弯曲或振动。
压力传感器检测压强并可以通过测量电荷来确定压强的大小。
压力传感器需要校准 ，以便知道什么电压或毫安 (mA) 信号对应于什么压强，这是基本的“零”和“跨度”校准或最小值和最大值，这是维护人员的常见工作。
压力传感器工作原理--压阻式压力传感器
压阻传感元件也可以以类似的桥接形式排列。下图说明了桥式压力传感器的传感元件是如何连接到柔性膜片上的，因此电阻会根据膜片偏转的大小而变化。压力传感器的整体线性度取决于膜片在规定测量范围内的稳定性，以及应变片或压阻元件的线性度。
压阻式压力传感器元件根据膜片反射的大小测量电阻变化
压阻式压力传感器元件根据膜片反射的大小测量电阻变化
压力传感器工作原理--应变式压力传感器
应变计压力传感器适用于测量极高和极低的压力以及压差 。压差是任何两个给定点之间的压力差。
应变计压力传感器 包含一个传感元件，一个隔膜。隔膜的任何变形都会引起应变片电阻的变化。 通常，惠斯通电桥中使用 4 个量规，以最大限度地提高传感器的灵敏度，这种电阻变化被转换成可用的输出信号。
应变计压力传感器组件：连接器 (A)、外壳 (B)、应变计 (C) 和压力入口 (D)
应变计压力传感器
在应变计型压力传感器中，箔或硅应变计布置为惠斯通电桥。应变仪连接到某种隔膜上，当施加压力时隔膜会发生偏转。然后由惠斯通电桥电路测量、放大和调节所得信号，以提供代表施加压力的合适传感器电压或变送器电流输出，如下图所示。
桥式传感器的电路图
压变是测量系统中两个压力值或两个压力点之间的压力差 ，因此测量两个点彼此之间的差异，而不是它们相对于大气压力或另一个参考压力的大小比如绝对真空。
这与仅使用一个端口测量压力的静态或绝对压力传感器不同，并且通常压变计传感器封装有两个端口，管道可以连接到两个端口，并在两个不同的压力点连接到系统被测量和计算。
这种压力测量方法通常用于测量管道或管道中液体或气体的流量。
下图为使用压变计测量传感器进行罐液位测量。
使用差压测量传感器进行罐液位测量
压力传感器工作原理--电容式压力传感器
电容压力传感器 通过检测由于隔膜运动引起的电容变化来测量压力 。它有两个电容板 、一个隔膜 和一个 固定在未加压表面上的电极 。这些板之间有一定的距离，压力的变化会使这些板之间的间隙变宽或变窄，电容的这种变化被转换为可用信号。
根据应用，该传感器可以测量绝压、表压或差压。电容压力传感器组件 ：绝缘支架 (A)、隔膜 (B)、电容器板 (C) 和压力端口 (D)
电容压力传感器
压力传感器工作原理--电位压力传感器
电位压力传感器 由一个精密电位器 组成。电位器 由连接到压力敏感元件 （例如隔膜）的雨刷组成，该元件上的偏转会改变刮水器的位置，电阻值在游标和电位器一端之间变化。该值是施加的压力的量度。
电位压力传感器组件 ：雨刷器 (A)、电阻测量电桥电路 (B)、与压力成比例的测量 (C)、电桥电源 (D)、压力元件的活动臂 (E) 和位移 (F) )。
电位压力传感器
压力传感器工作原理--谐振线压力传感器
谐振线压力传感器 具有位于隔膜中的振弦 ，电子振荡器使金属丝保持振动，随着膜片中压力的变化，它会影响金属丝的张力并改变共振频率，这个频率可以被数字计数器电路感测并转换成电信号。
谐振线压力传感器组件：谐振线 (A)、至振荡器电路 (B)、高侧支撑板 (C)、磁铁 (D)、金属管 (E)、高压膜片 (F)、流体传输端口 (G)、低压隔膜 (H)、电绝缘体 (I)、预紧弹簧 (J) 和低侧支撑板 (K)
谐振线压力传感器
压力传感器工作原理--感应式压力传感器
感应式压力传感器 使用电磁感应原理 工作。换能器具有连接到铁磁芯的隔膜，隔膜的轻微偏转会导致铁磁芯的线性运动，从而感应出电流。
由于压力变化导致的磁芯运动会改变感应电流。这种电流变化被转换成可用的信号。
感应式压力传感器组件：线圈（A、C）、隔膜（B）和压力（D）
感应式压力传感器
压力传感器工作原理--压电压力传感器
压电压力传感器 使用石英晶体或陶瓷材料在施加压力时产生电荷 。这种以电压测量的电荷与压力的变化成正比。压电压力传感器非常灵敏且响应速度极快 。
压电压力传感器组件的截面图：螺母 (A)、外壳 (B)、晶体 (C)、隔膜 (D)、引线 (E) 和圆盘 (F)
压电压力传感器
压力传感器工作原理--压力传感器的安装
在一定程度上，工作原理——绝对、表压或差动——决定了传感器的结构 。例如，当安装在电路板或面板上时，绝对压力传感器可以设计为响应施加在顶侧或背面的压力。为被测介质创建一个从顶部进入的端口可能会使传感器容易受到物理损坏或污垢或湿气污染等危险的影响，可以选择底部进入传感器来克服这一点。下图比较了两种类型的布局。
压力传感器的安装图
压力传感器工作原理--顶部或底部入口绝对压力传感器示意图
仪表传感器通常设计为允许大气压力施加到一个端口，同时允许将测量的压力施加到另一个端口。
类似地，差分传感器将具有两个端口，每个被测介质都设计为通过这些端口与传感元件接触，下图比较了仪表和差动传感器的结构。
表压（左）和两端口差动（右）压力传感器封装。
表压（左）和两端口差动（右）压力传感器封装
以上就是关于压力传感器原理的一些分享，希望大家多多支持我。
压力传感器工作原理不懂？压力传感器接线不会？这一文帮你搞定
大家好，我是李工，创作不易，希望大家多多支持我。
在前两篇已经给大家介绍了压力传感器的工作原理，压力传感器怎么测好坏？这篇将给大家介绍一下压力传感器怎么安装？压力传感器怎么接线？怎么选择压力传感器？
关于前面两篇，大家可以点击标题直接跳转。
什么是压力传感器？几分钟带你搞懂压力传感器工作原理
一文总结压力传感器校正方法，几分钟，快速教你校正压力传感器
压力传感器怎么安装？
压力传感器主要有三种电气输出类型：毫伏 (mV) 、伏特 (V) 和电流 (mA) 。
对于工程师来说，了解哪种适合自己应用一句确保正确选择传感器非常重要。
接下来，将描述毫伏、伏特和电流输出压力传感器的优点、缺点和接线。
压力传感器怎么接线？
1、毫伏输出压力传感器
具有毫伏输出的压力传感器 通常用于实验室应用 。主要特点是成本低 、体积小 ，并且需要稳压电源 ，毫伏信号的电平非常低 ，仅限于短距离 （通常认为最长可达 200 英尺）并且很容易受到附近其他电信号（其他仪器、高压交流电压线等）的杂散电干扰)。毫伏输出压力传感器典型接线配置如下图所示：
具有毫伏输出的压力传感器典型接线图
2、电压输出压力传感器
具有放大电压输出的压力传感器 通常用于需要更高级别直流信号的轻型工业环境和计算机接口系统。
由于内置信号调理，比毫伏输出压力传感器成本更高且尺寸更大。放大的电压信号可以传播到中等距离，并且比毫伏信号更能抵抗杂散电干扰。电压输出典型接线配置如下图所示：
电压输出压力传感器的典型接线图
3、电流输出压力传感器
压力传感器产生毫伏、放大的电压或电流输出，变送器仅产生电流输出。
同样，由于内置信号调理，发射器比毫伏输出传感器成本更高且尺寸更大。与毫伏和电压输出压力传感器不同，电流信号不受任何杂散电干扰的影响，这是工厂的宝贵资产。电流信号也可以长距离传输。电流输出压力传感器典型的接线配置如下图所示。
电流输出压力传感器的典型接线图
压力传感器怎么安装？
A. 隔膜 - 不能按压或触摸隔膜，否则可能会损坏或改变其校准，尤其是在低压范围型号上。B. 配件和硬件 - 使用适当的压力额定配件和硬件，必须要确保有正确的螺纹类型和尺寸。如果需要，可使用压力限制器、容量室、缓冲器等。C. 在环境温度下操作 - 将传感器放置在易于检查和维修的地方。环境温度应在压力传感器规格范围内。环境温度越接近 25°C，温度系数对压力传感器整体精度的影响就越小。避免过度振动的位置。D. 安装 - 安装只能由熟悉安全实践并了解与压力系统相关的所有行业公认标准的合格人员进行。如果安装时扭矩过大，传感器校准和/或零位可能会偏移。安装后检查零位偏移。安压力传感器时，请参阅标准工业扭矩数据了解螺纹尺寸和材料类型。确定一个电源可以激励多少个压力传感器？
一个电源可以激励多个换能器，可以使用的换能器数量仅由每个换能器的电流消耗和电源的电流容量决定。
压力传感器的电流消耗总和不能超过电源的总电流容量。 例如，如果你有 50 个电流为 13 毫安的压力传感器，你需要一个电流至少为 650 毫安 (50 x 13) 的电源，或者使用具有高电流容量的电源为一个压力传感器供电。
压力传感器连线--将一个传感器连接到多个读数器、记录器、计算机
输出毫安信号的压力传感器可以串联到多个设备，它们可以在不受干扰的情况下长距离传输信号， 因此将毫安信号设备连接到多个仪表会比较容易。
下图说明了正确的接线，电流信号的一大优点是设置多仪器系统的简单性 。从仪器到仪器的长距离传输，无电气干扰，使多仪器系统变得容易。
例如，一个材料测试中心可能有一个控制室，用于所有不同的测试实验室，从而可以从一个中心位置进行操作。
在多仪器电流回路中，仪器校准和故障排除很简单。仪器数量的唯一限制是驱动电流环路的电源电压量，所需的最小电压由欧姆定律 V-IR（电压等于电流乘以电阻）确定。
具体的如下图所示：
仪器 4-20mA 电流回路（面板仪表、图表记录器、计算机等）
其中包含：组合仪器仪表、压力传感器、导线、电源
假设有以下情况：压力变送器 (4-20 mA)，电源电压为 12-30 Vdc；输入阻抗为 10 Ω 的面板仪表；输入阻抗为 25 Ω 的记录仪；输入阻抗为 200Ω 的计算机；引线电阻为 5 Ω。
那么：
所需的最低电压 = (0.020)*(5 + 10 + 25 + 200) + 12 = 16.8 v
24 v是 4-20 mA 电流回路中最常见的电源,也可以将电压或毫伏信号连接到多台仪器，不过不容易，并且不具备电流回路系统固有的校准和故障排除优势。
电压或毫伏信号可以并联连接到多个仪器，如下图所示。这种方法假设连接的仪器具有非常高的输入阻抗。如果不是这种情况，则可以使用模拟输出来重新传输信号。
多个仪器并联到电压输出压力传感器
压力传感器--实际案例
如果你将PX409 mA 输出压力传感器连接到DP400TP 快速响应过程仪表，你需要串联所有仪表。在这种情况下，DP400TP 也可以用作电源，提供驱动 PX409 单元所需的 12 V 或额外的 20 V DC。
测试系统 可以使用手机等近场通信 (NFC) 设备对 PX409 设备进行无线编程。然后可以将 PX409 的信号馈送到 PLATINUM 系列仪表，这是另一种类型的快速响应仪表。所有 PLATINUM 仪表都包含 USB 输出，因此它们可以直接连接到计算机。
安装系统后，你必须要进行测试以确保其正常工作，按照下面这三个步骤进行操作：
1、使用手持泵向传感器施加压力。
2、观察以确保所有三个单元的压力变化。
3、验证，一旦压力稳定和静态，所有三个单位都显示相同的压力读数。
你可以使用此过程来设置一个系统，该系统将记录、记录和绘制压力传感器的数据。
压力传感器接线--将多个传感器连接到一个读数器、记录器、计算机
在测量多个压力时，尝试使用多个传感器、一个开关装置和一个面板仪表是一个常见的错误，虽然这个节省了多个面板仪表（或任何其他仪器）的成本。
但问题是每个传感器都有一个唯一的零点，而读数只有一个零螺钉。最终结果是总精度提高到大约 3%，即使每个压力传感器的精度为 0.5%。在大多数情况下，这种较大的误差是无法容忍的。
1、将多个传感器与一个读数设备一起使用的正确方法是使用具有内置调零和跨距调节螺钉、相同输出（电压或电流）和相同压力范围的传感器。
通过施加已知压力来调整每个传感器，以便它们都具有相同的输出，当它们都具有相同的输出时，仪表被缩放并且可以使用开关。
如下图所示：连接到一米和一个开关的多个压力传感器（具有内置零位和跨度调节的传感器，相同的输出和相同的压力范围）
2、使用具有一个读数的多个传感器的另一种解决方案是使用扫描仪而不是仪表和开关 。
有许多类型的扫描仪，与多个压力传感器一起工作的扫描仪类型必须在每个通道上具有独立的缩放比例。
一些扫描仪除了在每个通道上具有独立的缩放比例外，还为每个通道提供独立的电流、电压或毫伏输入。这些类型的扫描仪使你能够在同一仪器上使用具有不同输出和不同压力范围的传感器。
使用带有电压输入仪表的毫安信号
大多数仪器设置为接收电压。一个常见的问题是如何使用电流信号和电压设置的仪器，并且只需在仪器的输入端子上安装一个电阻即可。电阻值由欧姆定律 (V = IR) 确定。
例如，安装一个 500 ohm 电阻会将 20 mA 转换为 10 V (V = IR = 0.020 x 500)。
具体如下图所示：
唯一的其他考虑因素是零偏移。由于大多数电流环路的低端电流为 4 mA，因此会有零偏移，使用与上述相同值的电阻 4 mA 将转换为 2 V。
将电流转换为电压，用于仪表设置的电压
R=V/I 其中：R = 电阻尺寸V = 所需电压I = 电流
示例： 将 4-20 mA 转换为 2-10 V
R = V/I = 10/0.02 = 500 Ohms
那么一个 500 Ohm 电阻将安装在仪器上的 (+) 和 (-) 端子上。
压力传感器管道安装
压力传感器管道安装需要具有设置压力传感器实践经验的专业人员。选择专业人员的原因是安装不当会导致流体泄漏，这可能对人和机器都造成危害。
压力传感器的安装方法和定位将取决于压力介质（液体、气体或蒸汽）和管道的方向。 内部或外部压力传感器安装之间的选择也取决于设置。
怎么选择压力传感器？
在选择合适的压力传感器时，必须注意这些：需要测量什么压力传感器 、测量位置 以及所需的输出、 压力读数的本地读数是否是必要的等，下面将更为详细地介绍：
设计问题
在“正常”情况下，传感器将测量什么压力范围？表压、真空、复合、密封或绝压测量是否最适合此范围？在“异常”情况下，压力传感器可能面临哪些压力？压力传感器如何连接到它正在测量压力的管道、储罐、管线和容器？压力传感器是否会测量具有腐蚀性或化学腐蚀性的物质？环境问题
压力传感器体是否会暴露在元件中、受到某种程度的保护或浸没在液体中？压力传感器是否会受到强烈振动、冲击或其他粗暴处理？输出问题
压力传感器需要或期望什么样的电输出？最近/预定的电源有多远？输出信号需要传播多远（用于控制、显示或两者）？以上就是关于压力传感器安装和压力传感器接线的一些分享，希望大家多多支持我。
图片来源于网络
相关问答
机油 压力传感器原理 是什么?[最佳回答]机油压力传感器的原理是:,当发动机运行时,压力测量装置检测机油的压力,将压力信号转变为电信号送至信号处理电路,经过电压放大和电流放大,通过信号...
进气 压力传感器 P0105、P0107、P0108故障码解析 - 汽车维修技术网[回答]为了提供喷油嘴正确的喷油量,进气量须由增压型歧管绝对压力传感器反馈至PCM。装配位置通常位于进气歧管顶部。PCM依据发动机的其他相关参数状态,进...
压力传感器 两端直接接 24V 电源会损坏吗_作业帮[最佳回答]那要看你的压力传感器能乘承载的电压是多少哦?一般的传感器是不能直接接在某某电源上的,我公司有一个技术是专门解决这类接线,接电源等线路问题的,...
空调制冷剂 压力传感器 作用及制冷剂压力传感器坏了的影响 - ...[回答]汽车冷暖空调的制冷剂压力传感器安装在冷凝器和蒸发器之间的高压管路内。冷却运行时,制冷剂压力通过制冷剂压力传感器感测并在冷暖空调控制单元中分...
怎样判断 压力传感器 的好坏?进气压力传感器有三线的和四线的,区别在于四线多了一根进气温度信号,这四根线分别是一根正极,一根负极,一根进气量信号,一根进气温度信号!正常值:供电是5v...
有谁知道张力 传感器工作原理 ?张力检测器也叫张力传感器!我们常常在工控行业中看到一些生产带状和线状类产品的控制机器,那个就是张力控制器。主要就是通过设定要求控制的张力值,直接输上...
进气 压力传感器 P0105、P0107和P0108故障代码分析[最佳回答]为了提供喷油器准确的喷油量,进气量必须从增压歧管的绝对压力传感器反馈到PCM。安装位置通常在进气管的上部。PCM根据发动机其他相关参数的状态,计...
pf 压力传感器 是什么?pf压力传感器是机油压力传感器。额定范围广泛,从4.9kPa微压型到最大额定980.7kPa的10种产品。实现了高精度的线性特性利用半导体应变计方式,实现了高精度且...
清洗进气 压力传感器 的方法有哪些?一、去掉发动机护板。二、箭头所指的东西,就是压力传感器,靠一颗M8塑料自攻螺丝固定在进气歧管上。三、拆下压力传感器。四、用清洗剂冲洗,然后吹干。扩展...
可控硅 压力传感器原理 ?可控硅工作原理可控硅,一种以硅单晶为基本材料的P1N1P2N2四层三端器件,创制于1957年,由于它特性类似于真空闸流管,所以国际上通称为硅晶体闸流管,简...可控...