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SICK傳感器應(yīng)用的是壓阻式壓力傳感器,它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類SICK傳感器。在了解壓SICK傳感器時(shí),我們認(rèn)識(shí)下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之。
SICK傳感器zui多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。
通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上,當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí),電阻應(yīng)變片也起產(chǎn)生形變,使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變,從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小,般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋,并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大,再傳輸給處理電路(通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU)顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
SICK傳感器是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖,它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途,電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì),但電阻的取值范圍應(yīng)注意:阻值太小,所需的驅(qū)動(dòng)電流太大,同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高,不同的環(huán)境中使用,使應(yīng)變片的阻值變化太大,輸出零點(diǎn)漂移,調(diào)零電路過于復(fù)雜。
而電阻太大,阻抗太高,抗外界的電磁干擾能力較差。般均為幾十歐幾十千歐左右。 電阻應(yīng)變片的工作原理金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示: 式中:ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率(Ω·cm2/m) S——導(dǎo)體的截面積(cm2) L——導(dǎo)體的長度(m) 我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例,當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí),其長度和截面積都會(huì)發(fā)生變化,從上式中可很容易看出,其電阻值即會(huì)發(fā)生改變,假如金屬絲受外力作用而伸長時(shí),其長度增加,而截面積減少,電阻值便會(huì)增大。
當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí),長度減小而截面增加,電阻值則會(huì)減小。
只要測出加在電阻的變化(通常是測量電阻兩端的電壓),即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情
2、SICK傳感器原理及應(yīng)用抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞,壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產(chǎn)生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成個(gè)惠斯通電橋(閉橋),由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng),使電橋產(chǎn)生個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào),標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定,SICK傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性,傳感器自帶溫度補(bǔ)償0~70℃,并可以和大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。
SICK傳感器是種*的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。
SICK傳感器的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40~135℃,而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣緣程度>2kV,輸出信號(hào)強(qiáng),長期穩(wěn)定性好。高特性,格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向,在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢,在也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。
3、SICK傳感器原理及應(yīng)用 工作原理 被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發(fā)生變化,和用電子線路檢測這變化,并轉(zhuǎn)換輸出個(gè)對(duì)應(yīng)于這壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號(hào)。 原理圖
SICK傳感器也有著很好的工作特性;藍(lán)寶石的抗輻射特性*;另外,硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件,無p-n漂移,因此,從根本上簡化了制造工藝,提高了重復(fù)性,確保了高成品率。用硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器,可在zui惡劣的工作條件下正常工作,并且性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jià)比高。
SICK傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成:鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。
SICK傳感器印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的薄片,被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上(接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅(jiān)固的連接在起)。在壓力的作用下,鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變,該形變被硅-藍(lán)寶石敏感元件感知后,其電橋輸出會(huì)發(fā)生變化,變化的幅度與被測壓力成正比。
SICK傳感器的電路能夠應(yīng)變電橋電路的供電,并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)的電信號(hào)輸出(0-5,4-20mA或0-5V)。
在壓SICK傳感器和變送器中,藍(lán)寶石薄片,與陶瓷基極玻璃焊料連接在起,起到了彈性元件的作用,將被測壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變,從而達(dá)到壓力測量的目的。
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