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常用EPRO壓力傳感器原理及結(jié)構(gòu)介紹
伊里德代理EPRO振膜式壓力傳感器結(jié)構(gòu)如圖（a）所示，振膜為一個平膜片，且與環(huán)形殼體做成整體結(jié)構(gòu)，它和基座構(gòu)成密封的壓力測量室，被測壓力p經(jīng)過導壓管進入壓力測量室內(nèi)。參考壓力室可以通過大氣用于測量表壓，也可以抽成真空測量絕壓。裝于基座頂部的電磁線圈作為激振源給膜片提供激振力，當激振頻率與膜片固有頻率一致時，膜片產(chǎn)生諧振。沒有壓力時，膜片是平的，其諧振頻率為f0；當有壓力作用時，膜片受力變形，其張緊力增加，則相應的諧振頻率也隨之增加，頻率隨壓力變化且為單值函數(shù)關(guān)系。
在膜片上粘貼有應變片，它可以輸出一個與諧振頻率相同的信號。此信號經(jīng)放大器放大后，再反饋給激振線圈以維持膜片的連續(xù)振動，構(gòu)成一個閉環(huán)正反饋自激振蕩系統(tǒng)。如圖（b）所示EPRO壓電式壓力傳感器，某些電介質(zhì)沿著某一個方向受力而發(fā)生機械變形（壓縮或伸長）時，其內(nèi)部將發(fā)生極化現(xiàn)象，而在其某些表面上會產(chǎn)生電荷。當外力去掉后，它又會重新回到不帶電的狀態(tài)，此現(xiàn)象稱為“壓電效應”。常用的壓電材料有天然的壓電晶體（如石英晶體）和壓電陶瓷（如鈦酸鋇）兩大類，它們的壓電機理并不相同，壓電陶瓷是人造多晶體，壓電常數(shù)比石英晶體高，但機械性能和穩(wěn)定性不如石英晶體好。它們都具有較好特性，均是較理想的壓電材料。EPRO壓電式壓力傳感器是利用壓電材料的壓電效應將測壓力轉(zhuǎn)換為電信號的。由壓電材料制成的壓電元件受到壓力作用時產(chǎn)生的電荷量與作用力之間呈線性關(guān)系：Q=kSp式中Q為電荷量，k為壓電常數(shù)，S為作用面積，p為壓力。通過測量電荷量可知被測壓力大小。
壓電元件夾于兩個彈簧之間，壓電元件的一個側(cè)面與膜片接觸并接地，另一側(cè)面通過引線將電荷量引出。被測壓均勻作用在膜片上，使壓電元件受力而產(chǎn)生電荷。電荷量一般用電荷放大器或電壓放大器放大，轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出，輸出信號與被測壓力值相對應。除在校準用的標準EPRO壓力傳感器或高精度EPRO壓力傳感器中采用石英晶體做壓電元件外，一般EPRO壓電式壓力傳感器的壓電元件材料多為壓電陶瓷，也有用高分子材料（如聚偏二氟乙烯）或復合材料的合成膜的。
圖1為一種伊里德代理EPRO壓電式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。更換壓電元件可以改變壓力的測量范圍；在配用電荷放大器時，可以用將多個壓電元件并聯(lián)的方式提高傳感器的靈敏度；在配用電壓放大器時，可以用將多個壓電元件串聯(lián)的方式提高傳感器的靈敏度。EPRO壓電式壓力傳感器體積小，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；測量范圍寬，可測100MPa以下的壓力；測量精度較高；頻率響應高，可達30kHz，是動態(tài)壓力檢測中常用的傳感器，但由于壓電元件存在電荷泄漏，故不適宜測量緩慢變化的壓力和靜態(tài)壓力。EPRO振筒式壓力傳感器的感壓元件是一個薄壁金屬圓筒，圓柱筒本身具有一定的固有頻率，當筒壁受壓張緊后，其剛度發(fā)生變化，固有頻率相應改變。
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