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        液壓用壓力傳感器及其合理選用

        來源:本站 最後更新:2020-07-07 18:54 浏覽:475次

        液壓用壓力傳感器及其發展動态

        基于各種檢測原理發展起來的壓力傳感器是液壓 測試技術的核心,它将壓力信号轉換為電信号并利用二次儀表而對液壓壓力進行測試。可用于液壓壓力測試的檢測原理有許多種,每種檢測原理又有不同的檢 測方法,再加上基于同種檢測原理和方法的傳感器又可以有結構形式、所用材料和制造工藝等因素的不同, 因而構成了壓力傳感器的多種多樣。現在液壓系統中 廣為使用的壓力傳感器主要有電阻式、壓阻式和壓電等型式。

         1.1應變式傳感器

        應變式壓力傳感器是電阻式壓力傳感器的一種O 這種傳感器由應變片作為主要檢測元件.應變片粘貼 于由金屬材料制成的平膜片彈性元件上,由彈性元件 将被測壓力變換成應變,進而由應變片轉換成電阻的 變化.從而測試出流體的壓力.國外20世紀五、六十年 代的商品壓力傳感器就是這種類型,我國目前廣泛使 用的BPR-2型壓力傳感器就屬這種類型。

        應變電阻式壓力傳感器具有使用方便、适應性強、 價格便宜和動态性能好等優點.但粘貼劑和粘合技術 對測試結果影響較大.并且巨輸出信号小,需專用的動 态電阻應變儀配套使用.因而使其使用範圍受到限制。

        但是•随看離子束濺射薄膜澱積技術的采用.我 蹇西傳感技術有限公司已開發生産出CB-9(X)系列合 金薄膜應変電阻式壓力傳感器,并已形成年産I。萬隻 的生産能力0此系列的壓力傳感的合金薄膜電阻器與 金屬彈性體'溶〃為一體,組成金屬型敏感元件.無任何 粘貼劑和緊固件從而克服了粘貼劑和粘合技術對測 試結果的影響。現在.這種壓力傳感器已可廣泛用于 包括液壓行業在内的衆多領域。

        1.2 壓阻式壓力傳感器

        壓阻式壓力傳感器是利用金屬導體或半導體材料 受到壓力作用而産生的壓阻效應.将壓力變化變換成 電阻的變化,進而通過對電阻變化的測試而實現對壓 力的測試。随着半導體技術的飛速發展.壓阻式壓力傳感器 的敏感元件現多采用半導體材料.其中又以矽為主。 這種傳感器具有靈敏度高、準确度高、頻率響應快、結 構簡單、體積小和重量輕等優點'而且還具有功耗低、 安全可靠、壽命長和易于實現集成化等特點.因而得到 了飛速的發展和廣泛的應用-20世紀80年代中期後. 在美、日、歐傳感器市場上.它已是壓力傳感器中的主 要品種.國内現也有不少廠家生産此種産品。

         1.3 壓電式壓力傳感器

        壓電式壓力傳感器是利用具有壓電效應的壓電器 件作為敏感元件,它将被測壓力轉換為電荷,産生靜電 電位差,進而通過測量電路對壓力進行測試。

        可用作壓電器件的材料很多,但壓電陶瓷因制作 方便,成本低廉,壓電常數高等突岀性能而為絕大多數 壓電式壓力傳感器所采用。

        壓電式壓力傳器工作頻帶寬.傳感器本身具有高 達100 kHz以上的固有頻率,因而具有良好動态性能, 是動态壓力測試的理想器件。壓電式壓力傳感器的外 形尺寸可做得很小.而且其量程寬,可以從幾百Pa到 幾百MPa。正是因為這種傳感器具有體積小、重量輕、 準确度高、靈敏度高和動态性能好等突出優點,加上配套儀器的技術性能日益提高,使得這種壓力傳感器的 應用越來越廣

        除上述3種常用的壓力傳感器外.基于新的轉換 原理而研制和開發的壓力傳感器也不斷出現,如電容 式壓力傳感器、電感式圧力傳感器、霍爾式壓力傳感 器、光電式壓力傳感器、超聲式壓力傳感器和振頻式壓 力傳感器等。美國西特公司生産的适應液壓系統壓力測試的280E型就是一種電容式壓力傳感器,此産品采 用西特獨特的設計,具有很低的滞遲和溫效影響,測試 準确度達0. 11 %FS,測量範圍0 ~ 70 MPa。

        壓力傳感器的合理選用

        由于各種液壓系統中工況的不同,壓力變化的多 樣,和壓力測試的目的也不盡相同,加之壓力傳感器品 種的繁多.規格和技術性能的不一和價恪差别的巨大. 因此妥選1諾适的壓力傳感器并非易事。但是.隻要 遵循正确的方法,用經濟的價格購買到滿足使用目的、壓力量程、準确度等級和工況要求的壓力傳感器還是可行的。

        2.1 根據欲達到的目的選擇

        液壓系統中壓力測試有不同的目的.對不同目的 的壓力測試應選擇不同類型的壓力傳感器。如果測試 的是系統穩态壓力以實現對系統進行狀态監控或故障 診斷而并不需要獲知壓力的瞬變情況,則選用适應性 強.價格便宜的應變式等結構型壓力傳感器.即可獲得滿意的效果。

        如果需要對系統中某點壓力的瞬變進行測試測 應選擇壓阻式或壓電式等物性型壓力傳感器。因為這 類壓力傳感器頻率響應高達數百KHz,能夠響應壓力的高速瞬變,而且準确度也高。

        2.2根據系統的工況選擇

        确定壓力傳感器的類型後,重要的是根據系統的工況選擇壓力傳感器的參數。

        1)量程選擇作為壓力傳感器的一項重要技術 指标,每種壓力傳感器的使用說明書都标明了該種傳 感器的标準量程和耐壓極限•一般情況下,壓力傳感 器的量程選擇以系統的工作壓力在其标準量程值的60 % ~ 100 %為宜。系統中可能出現的過載壓力和異 常情況下出現的沖擊壓力都不應超過壓力傳感器的耐 壓極限。同時'應當注意在使用同一壓力傳感器時,工作壓力越高,準确度越高,并且1 MPa以上的壓力傳感 器,其量程越高,價格越貴。因此,過高的耐壓餘量也沒有必要。

        2)準确度選擇壓力傳感器的準确度表示其輸出與被測量真值的一緻程度,也是壓力傳感器的一項重要技術指标.對測試結果具有直接影響。壓力傳感器的準确度越高.其價格越昂貴。因此,對壓力傳感器 的準确度選擇也應根據測試欲達到的目的确定.并非越高越好。對于一般的定性比較測試或系統的狀态監 控和故障診斷.則選擇晉通準确度(1%~2%FS)的壓力傳感器即可。而對于一些獲得精确量值以作定量分析研究的情況,則應選擇高準确度(0.1%~1%FS)或超高準确度(0-01 %~0.1憑FS)的壓力傳感器。

        3)工作溫度選擇工作介質的溫度直接影響壓 力傳感器的的熱零點漂移和熱靈敏度淳移,從而影響 其準确度。壓力傳感器适應的工作溫度範圍越完、其制造的技術難度越大•價格也就越高。因此.對于室内 使用,可選用昔通商業級(-1℃~60℃)的壓力傳感器。對室外使用,則可選用更高級别的壓力傳感器。


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