人工制造的压电陶瓷锆钛酸铅课件.ppt

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1、项目二压力传感器及其仪表的安装与调试任务一认识压力传感器1主要内容单元一认识压力传感器单元内容一、项目引入二、知识讲解1、电阻应变式压力传感器2、电容式压力传感器3、电感式压力传感器4、压电式压力传感器5、扩散硅压力传感器三、归纳总结四、作业1主要内容单元一认识压力传感器教学目标能力目标知识目标(1)掌握常用压力传感器(如电阻应变式、电感式、电容式、压电式、压阻式、差动变压器式)压力检测原理；(2)各种压力检测的方法。(1)能识别不同种类的压力传感器；(2)能区分常见压力传感器的检测方法、信号转换、应用场合、优缺点等。教学重点难点重点难点(1)

2、常用压力传感器检测压力的方法；(2)不同类型压力传感器的认识。常见压力传感器工作原理，仪表信号采集与测量。1单元一认识压力传感器二、电容式压力传感器电容式压力传感器是利用电容作为敏感元件将被测压力转换成与之成一定关系的电量输出的压力传感器。它一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，如图2-9所示，是由一个固定极板和一个弹性膜片（即动极板）组成。（一）、电容式压力传感器原理结构P弹

3、性膜片(动电极)固定电极1单元一认识压力传感器图2-9单电容式压力传感器（属于变极距电容式传感器）(b)变极距型电容式传感器（a）变极距型电容式传感器结构原理图二、电容式压力传感器（一）、电容式压力传感器原理结构1、单电容式压力传感器当传感器的εr和S为常数，初始极距为d0时，可知其初始电容量C0为若电容器极板间距离由初始值d0缩小了Δd，电容量增大了ΔC，则有1单元一认识压力传感器二、电容式压力传感器（一）、电容式压力传感器原理结构1、单电容式压力传感器图2-10电容量与极板间距离的关系1单元一认识压力传感器二、电容式压力传感器（一）、电容式

4、压力传感器原理结构1、单电容式压力传感器因Δd的极距变化很小，使Δd/d0<<1时，则有近似的线性关系为：电容式传感器的灵敏度为：可见，要提高灵敏度，应减小d0。但d0过小，容易引起电容器击穿或短路。为此，常用提高介电常数的方法，即在两级板间加云母、塑料膜等介质。1单元一认识压力传感器二、电容式压力传感器（一）、电容式压力传感器原理结构1、单电容式压力传感器在实际应用中，为提高灵敏度和线性度，克服电源电压、环境温度变化等外界条件影响，又研制出了差动式电容式压力传感器，如下图所示，上下两极板是固定极板，中间极板是活动极板，未开始测量时将活动极板调

5、整在中间位置，两边电容相等。测量时，中间极板向上或下平移，就会引起电容量的上增下减或反之。δ1δ2S（b）差动平板式电容传感器结构1单元一认识压力传感器二、电容式压力传感器2、差动电容式压力传感器（a）差动式电容压力传感器结构原理图当动极板向上位移Δδ时：电容器C1的间隙δ1变为δ0–Δδ；电容器C2的间隙δ2变为δ0+Δδ；则：1单元一认识压力传感器二、电容式压力传感器2、差动电容式压力传感器电容值总的变化量为：电容值相对变化量为：在Δδ/δ0<<1时，按级数展开：≈1单元一认识压力传感器2、差动电容式压力传感器声压传感器（即电容传声器）驻极

6、体电容传声器大膜片电容传声器传声器（Microphone）即话筒，音译作麦克风，目前使用的话筒大多是动圈式和电容式。电容传声器以振膜与后极板间的电容量变化通过前置放大器变换为输出电压。1单元一认识压力传感器1主要内容单元一认识压力传感器三、电感式压力传感器利用电磁感应原理将被测量如位移、压力、振动等转换成线圈自感L或互感量系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。自感式压力传感器也称变磁阻式压力传感器，它是在压力作用下使衔铁或铁芯位移，引起线圈的电感发生变化而工作的。根据结构不同分为变间隙式和螺管式两种。

7、（一）、自感式压力传感器1主要内容单元一认识压力传感器三、电感位移传感器1、变气隙式电感式压力传感器由物理学可知，初始状态时线圈的电感为若电容器极板间距离由初始值d0缩小了Δd，电容量增大了ΔL，则有1单元一认识压力传感器三、电感式压力传感器1、变气隙式压力传感器式中，N为线圈匝数，u0为空气的磁导率u0=4πx10-7H/m,A为铁芯的截面积，d为气隙厚度。因Δd的极距变化很小，使Δd/d0<<1时，则有近似的线性关系为：1单元一认识压力传感器三、电感式压力传感器1、变气隙式压力传感器变气隙电感式传感器的灵敏度为：1主要内容单元一认识压力传感

8、器三、电感压力传感器当铁芯发生位移时，将引起线圈电感的变化。线圈的电感量与铁芯插入线圈的长度有如下的关系。铁芯随被测物体一起移动，导致线圈电感量发生变