使用壓力傳感器,可以進(jìn)行壓力測量以確定一系列不同的值和不同類型的壓力,具體取決于壓力測量是相對于大氣、真空條件還是其他壓力參考水平。
壓力傳感器是可以設(shè)計和配置為檢測這些變量的壓力的儀器。絕對壓力傳感器設(shè)計用于測量相對于真空的壓力,并且它們設(shè)計有一個封閉在傳感器本身內(nèi)的參考真空。這些傳感器還可以測量大氣壓力。同樣,表壓傳感器檢測與大氣壓力相關(guān)的值,并且設(shè)備的部件經(jīng)常暴露在環(huán)境條件下。該設(shè)備可用于血壓測量。
工業(yè)壓力檢測過程的一個重要方面涉及多個壓力水平之間的比較。在這些應(yīng)用中使用了差壓傳感器,由于在單個機(jī)械結(jié)構(gòu)上存在至少兩種不同的壓力,這可能具有挑戰(zhàn)性。
差壓傳感器的設(shè)計相對復(fù)雜,因為它們通常需要在較大的靜壓下測量較小的壓差。轉(zhuǎn)換和機(jī)械壓力傳感的原理對于大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感單元都是通用的,無論它們被分類為差壓、絕壓還是表壓儀表。讓我們來看看最常見的壓力傳感器類型。
1、無液氣壓計傳感器
無液氣壓計裝置由一個空心金屬外殼組成,其頂部和底部具有柔性表面。氣壓傳感器是如何工作的?大氣壓力的變化導(dǎo)致這種金屬外殼改變形狀,機(jī)械杠桿增加變形以提供更明顯的結(jié)果。通過以波紋管設(shè)計制造傳感器也可以增加變形程度。杠桿通常連接到一個模擬刻度盤,該刻度盤將加壓變形轉(zhuǎn)換為比例測量值或氣壓計,用于記錄壓力隨時間的變化。無液氣壓計傳感器緊湊耐用,在操作中不使用液體。然而,壓力傳感元件的質(zhì)量限制了設(shè)備的響應(yīng)速度,使其對于動態(tài)壓力傳感項目的效果較差。
2、壓力表傳感器
壓力計是一種流體壓力傳感器,與大多數(shù)無液氣壓計相比,它的設(shè)計相對簡單且精度更高。它通過記錄壓力對液柱的影響來測量。壓力計最常見的形式是U形模型,壓力施加到管子的一側(cè),導(dǎo)致液體排出并導(dǎo)致液位在一端下降,而在另一端相應(yīng)上升。壓力水平由管端之間的高度差表示,并根據(jù)設(shè)備內(nèi)置的刻度進(jìn)行測量。
通過傾斜壓力計的一條腿可以提高讀數(shù)的準(zhǔn)確性。還可以連接一個儲液器,這樣其中一條腿的高度不會顯著降低。如果U形管的一條腿對大氣開放,則壓力計可以用作儀表傳感器,并且當(dāng)向兩條腿施加壓力時,它們可以用作差壓傳感器。然而,它們僅在特定壓力范圍內(nèi)有效,并且與無液氣壓計一樣,響應(yīng)緩慢且不足以用于動態(tài)壓力傳感。
3、波登管壓力傳感器
盡管它們的基本原理與無液氣壓計相同,但波登管采用螺旋形或C形傳感元件而不是空心膠囊。波登管的一端固定在壓力接頭上,而另一端是封閉的。每個管子都有一個橢圓形的橫截面,當(dāng)施加更大的壓力時會變直。儀器將繼續(xù)拉直,直到流體壓力與管的彈性阻力相匹配。因此,不同的管材材料與不同的壓力范圍相關(guān)。齒輪組件連接到管子的封閉端,并沿刻度盤移動指針以提供讀數(shù)。當(dāng)兩個管連接到單個指針時,波登管布置通常用作表壓傳感器和差壓傳感器。
4、真空壓力傳感器
通過機(jī)械方法檢測低于大氣壓的真空壓力可能具有挑戰(zhàn)性。皮拉尼傳感器通常用于低真空范圍內(nèi)的測量。這些傳感器依賴于具有溫度相關(guān)電阻的加熱絲。當(dāng)真空壓力增加時,對流減少,焊絲溫度升高。電阻按比例放大并校準(zhǔn)壓力,以提供有效的真空測量。
離子或冷陰極傳感器通常用于更高真空范圍的應(yīng)用。這些儀器依賴于產(chǎn)生電子發(fā)射的燈絲。電子被傳送到網(wǎng)格,在那里它們可以與氣體分子碰撞,導(dǎo)致它們被電離。帶電收集裝置吸引帶電離子,并累積與真空中分子數(shù)量直接對應(yīng)的離子數(shù)量,從而提供準(zhǔn)確的真空壓力讀數(shù)。
5、密封壓力傳感器
當(dāng)您想要獲得相對于參考值(例如海平面上的大氣壓力)的壓力測量值但不能讓傳感器直接打開到該參考壓力時,可以使用密封壓力傳感器。例如,在潛水器上,密封壓力傳感器可用于通過測量環(huán)境壓力并將其與密封中可用的大氣壓力進(jìn)行比較來確定車輛的深度。