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由天下分享时间：2024/9/17 9:30:30 加入收藏我要投稿点赞

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图5.3-1 应变式压力传感器结构原理图 1—应变筒； 2—外壳； 3—密封膜片

在图5.3-1中，应变筒的上端与外壳2固定在一起，下边与密封膜片3紧密接触，两R1沿应变筒的轴向粘贴作为温片康铜丝应变片R1和R2用特殊胶合剂粘贴在应变筒的外壁上。

度补偿片。必须注意，应变片与筒体之间不能产生相对滑动，并且要保持电气绝缘，当被测压力p作用于膜片而使应变筒作轴向受压变形时，沿轴向贴置的应变片R1也将产生轴向压缩应变ε1，于是R1的阻值变小；而沿径向贴放的应变片R2，由于应变筒的径向产生了拉伸变形，也将产生拉伸应变ε2，于是R2的阻值变大。

，由于R1和应变片R1、R2与另两个固定电阻R3、R4组成一个桥式电路，见图5.3-1（b）

从两获得不平衡电压作为传感器的输出信号。本传感器桥路R2的阻值变化使桥路失去平衡，

的电源为10V(直流)，最大的输出为5mV直流信号，再经前置放大成为电动单元组合仪表的输入信号。

BPR-2型压力传感器有0～1MPa、0～10MPa、和0～30MPa等多种量程可供选用。选择时测量上限一般以不超过仪表量程的80％为宜。本传感器主要适用于变化较快的压力测量，其非线性及滞后误差小于土1％。

5.3.2压电式压力传感器

压电式压力传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应。目前广泛使用的压电材料有石英和钛酸钡等，当这些晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性

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电荷，这种现象称为“压电效应”。

晶体上所产生的电荷的大小与外部施加的压力成正比，即：

q＝ηp 式中 q——压电量(电荷数)； p——外部施加的压力； η——压电常数。

图5.3-2 压电式压力传感器结构原理图

1—引线；2—外壳；3—冷却腔；4—晶堆；5—薄壁筒；6—膜片

这种压力传感器的特点是：体积小，结构简单，不需外加电源，灵敏度和响应频率高，适用于动态压力的测量，广泛地应用于空气动力学、爆炸力学、发动机内部燃烧压力的测量等等。其测量范围可从0～700Pa到0～70MPa，精确度可达0.1％。

压电式传感器的结构如图5.3-2所示。图中，由受压薄壁筒给出预载力，并将一挠性材料制成非常薄的膜片进行密封。预载筒外的空腔可以连接冷却系统，以保证传感器工作在环境温度一定的条件下，这样就避免了因温度变化所造成的预载力变化而引起测量误差。

5.3.3光导纤维压力传感器

光导纤维压力传感器与传统压力传感器相比，有其独特的优点：利用光波传导压力信息，不受电磁干扰，电气绝缘好，耐腐蚀，无电火花，可以在高压、易燃易爆的环境中测量压力、流量、液位等。它灵敏度高，体积小，可挠性好，可插入狭窄的空间中进行测量，因此而得到重视，并且得到迅速发展。

图2.3-3所示为Y型光导纤维压力传感器结构原理图。它由金属膜片杯、Y型光导纤维、光源、光接收器及支架等组成。膜片与Y型光导纤维端面间距离约为0.1mm。这种传感器能测0～35MPa动态压力，也可测量低压，输出信号较大。

当被测压力作用于膜片杯时，膜片发生位移，从而改变了光导纤维与膜片之间的距离，使光导纤维接收到反射光量变化，这光量由光电元件接受器接收，并且转换成电量，经放大器放大后，显示被测压力值。

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图5.3-3 光导县委压力传感器示意图

1— 灵敏膜片杯；2—支架；3—光导纤维；4—光源；5—光接收器

传感器要求光源稳定，否则要采取补偿措施，以消除光源波动对测量结果的影响。

5.4 差压变送器测量原理

电容式差压变送器的外形结构见图5.4-1 。它主要由检测部分和信号变换部分构成，前者的作用是把被测压△p转换成电容量的变化；后者是进一步将电容量的变化转换为电流的变化。

5.4-1 电容式差压变送器外形图

1.－线路板罩盖；2－线路板壳体；3－差动电容敏感部件；4－负压侧法兰；5－引压管接头；6－紧

固螺栓；7－正压侧法兰；8－排气排液阀；9－排线端罩盖

检测部分的结构如图2.4-2 所示。检测部分的核心是差动电容器，包括作为敏感元件中心测量膜片6（即差动电容的可动电极），正、负压侧弧形电极10、8（即差动电容的固定电极）。中心测量膜片6分别与正、负压侧弧形电极10、8以及正、负压侧隔离膜片16、5构成封闭室，室中充满灌充液（硅油或氟油），用以传递压力。正、负压侧隔离膜片16、5的外侧分别与正、负压侧法兰12、7构成正、负压测量室。

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图5.4-2 电容式变送器检测部分结构图

1-玻璃绝缘体；2-灌充液；3-陶瓷导管；4-负压侧压口；5-负压侧隔离膜片；6-中心测量膜片；7-负压侧

法兰；8-负压侧弧形电极；9-电路板；10-正压侧弧形电极；11-压环；12-正压侧法兰； 13-固定螺栓； 14-焊接密封环；15-正压侧引压口；16-正压侧隔离膜片；17-O型密封环；18-敏感部件基座；19-密封管；20-敏感部件壳体

当正、负压测量室引入被测压力，作用与正、负压侧隔离膜片上时，pH和pL通过灌充液的传递分别作用于中心测量膜片的两侧（见图5.4-3）。由于pH和pL的压力差使测量膜片产生位移，从而使测量膜片与其两边的弧形电极的间距发生变化，结果使测量膜片与正压弧侧形电极构成的电容CH减小，而测量膜片与负压侧弧形电极构成的电容CL增加。电容的变化与差压之间的关系见式

C0/CA=R△pln(d0/db)/p{2Tln[a2/(a2－b2)]}

图5.4-3电容式差压传感器结构原理图

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5.5 差压液位计工作原理

差压式液位机是利用容器内的液位改变时，液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。

差压式液位计的特点是：

1、检测元件在容器中几乎不占空间，只需在容器壁上开一个或两个孔即可； 2、检测元件只有一、、两根导压管，结构简单，安装方便，便于操作维护，工作可靠； 3、采用法兰式差压变送器可以解决高粘度、易凝固、易结晶、腐蚀性、含有悬浮物介

质的液位测量问题。

4、差压式液位计通用性强，可以用来测量液位，也可用来测量压力和流量等参数。图5.5-1为差压式液位计测量原理图。当差压计一端接液相，另一端接气相时，根据流体力学原理，有：

pB＝pA十Hρg

式中 H一一液位高度；