数字压力传感器和数字压力开关的工作原理-藤仓自动化

　　在许多系统中，机械压力开关被电子版本取代。这些数字压力开关提供多种附加功能，例如数字显示和电子调节开关点的可能性。数字压力开关主要基于电子压力变送器。这为开关提供了发射器的完整功能。使用集成压力开关可以执行简单的控制任务。可以使用数字显示器或I/O链接单独设置开关点。

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　　一、电子压力测量原理

　　需要电子压力传感器来检测压力（变化）并将其高精度转换为电信号。电信号用于表示压力的大小（变化）。下面讨论主要的四个原则。

　　二、电阻压力测量

　　电阻压力测量使用与挠度相关的电导体电阻。该原理使得可以将依赖于压力的偏转与电阻相关联。为此，适用以下关系：

　　如果导体的长度由于拉力而增加，则横截面积减小。电阻与横截面积成反比。这意味着电阻随着横截面的减小而增加。

　　使用此原理的压力传感器通常有一个隔膜，上面放置了四个金属应变计。它们分布在伸长和压缩区域。因此，阻力根据隔膜的偏转（压缩或伸长）而变化。为了精确测量，使用惠斯通测量电桥。

　　三、压阻式压力测量

　　压阻式压力测量原理类似于前面提到的电阻式测量原理。然而，压阻原理利用了半导体材料。除了横截面积发生变化外，它们的电阻率还会因变形而发生变化，这称为压阻效应。这种影响对于导电金属来说是微不足道的，但对半导体（如硅）有显着影响。这些半导体材料集成在隔膜内。这使得隔膜和应变仪都可以是相同的半导体材料。通常，四个应变计嵌入并连接到惠斯通电桥。

　　半导体材料不适用于广泛的介质。因此，必须保护审查材料。这是通过使用金属膜和诸如油之类的传输介质将压力间接传递到半导体来完成的。

　　压阻式压力传感器的一个优点是它们可以用于非常低的压力范围。一个缺点是对温度和制造相关变化的强烈依赖性。这要求每个传感器都必须进行温度补偿。

　　四、电容式压力测量

　　该原理基于电容器的电容测量。双板电容器的电容使用以下关系式计算：

　　这个原理是使用两个板来实现的。由于压力变化引起的偏转导致板之间的间隔发生变化。由于面积和介电常数是恒定的，电容仅取决于极板间距。这导致传感器的高灵敏度。这使得电容式压力传感器适用于或非常低的压力范围（一位数mbar范围）。由于可移动的膜片可以向上偏转到固定板，因此确保了传感器的高过载安全性。

　　五、压电式压力测量

　　请注意，这是与压电电阻压力测量不同的原理。该原理基于在某些非导电晶体（如单晶石英）中发现的压电效应。由于施加的压力或张力，晶体的相对表面分别带正电和负电。这是由带电的晶格元素中的感应位移引起的。位移导致产生表面电荷的电偶极矩。

　　表面之间的电压差是可测量的，并且可以转换为压力变化。压电式压力测量仅适用于动态压力测量。这些传感器仅限于特定应用。