Trong thiết bị y tế chính xác, sự thay đổi áp suất nhỏ có thể có nghĩa là sự khác biệt giữa sự sống và cái chết.Áp lực, lực dường như vô hình này, đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực. cảm biến áp lực phục vụ như các công cụ thiết yếu của chúng tôi để phát hiện, đo lườngvà kiểm soát các thông số vật lý cơ bản này.
Cảm biến áp suất: "Các dịch giả" của thế giới vật chất
Cảm biến áp suất, còn được gọi là bộ chuyển áp suất hoặc bộ truyền, là các thiết bị chuyển đổi tín hiệu áp suất thành đầu ra điện có thể sử dụng.Chúng đo chính xác áp suất khí hoặc chất lỏng và chuyển đổi các phép đo này thành các tín hiệu điện có thể đọc được bởi máy tínhCác tín hiệu này có thể hiển thị các giá trị áp suất trên các dụng cụ hoặc điều khiển các quy trình công nghiệp và cơ khí khác nhau.Các cảm biến áp suất tìm thấy các ứng dụng rộng rãi trong ô tô, y tế, kỹ thuật và ngành tự động hóa.
Các thành phần cốt lõi của cảm biến áp suất
Một cảm biến áp suất tiêu chuẩn bao gồm một số thành phần chính:
-
Các yếu tố cảm biến:Thành phần tiếp xúc trực tiếp với môi trường đo, chịu trách nhiệm chuyển đổi áp suất vật lý thành tín hiệu cơ học hoặc điện.
-
Phòng tạ:Một yếu tố cảm biến phổ biến thường được làm bằng màng mỏng linh hoạt.Vật liệu và thiết kế trực tiếp ảnh hưởng đến độ nhạy và chính xác.
-
Đường đo căng thẳng:Một phần tử cảm biến đo áp suất thông qua sự thay đổi kháng điện do căng cơ học.sự thay đổi sức đề kháng của nó với biến dạng âm hộ để phản ánh sự thay đổi áp suất.
-
Bộ tăng cường:Nâng cao tín hiệu điện yếu từ các yếu tố cảm biến thành đầu ra có thể sử dụng. Hiệu suất của bộ khuếch đại ảnh hưởng đến độ chính xác và sự ổn định của phép đo.
-
Tín hiệu đầu ra:Các đầu ra cuối cùng có thể có nhiều hình thức khác nhau (tăng suất, dòng điện hoặc tần số) tùy thuộc vào các yêu cầu thiết kế.
Các loại cảm biến áp suất chính
Dựa trên các nguyên tắc kỹ thuật khác nhau, các cảm biến áp suất được chia thành một số loại, với các loại đo căng và công suất phổ biến nhất.
1. Bộ cảm biến áp suất đo căng thẳng
Chúng đo áp suất thông qua sự thay đổi kháng cự trong máy đo độ căng:
- Áp lực chuyển sang niêm mạc, gây ra biến dạng
- Máy đo căng liên kết phát hiện biến dạng thông qua thay đổi kháng cự
- Sự thay đổi điện trở thành tín hiệu điện
- Các tín hiệu được xử lý phát ra các phép đọc theo tỷ lệ áp suất
Lý tưởng cho các ứng dụng gần như tĩnh như giám sát quy trình, các cảm biến này cung cấp tính đơn giản, hiệu quả chi phí và độ tin cậy, mặc dù với độ chính xác vừa phải.
2. Cảm biến áp suất dung lượng
Chúng đo áp suất thông qua sự thay đổi dung lượng:
- Cấu trúc bao gồm các yếu tố cảm biến / tham chiếu được tách ra bởi một khẩu phần
- Áp lực gây ra sự lệch khuếch tán, thay đổi khoảng cách giữa các yếu tố
- Thay đổi khoảng cách thay đổi giá trị dung lượng
- Sự thay đổi công suất chuyển đổi thành tín hiệu điện để xử lý
Với độ chính xác cao hơn, ổn định và tuyến tính, cảm biến dung lượng phục vụ các ứng dụng công nghiệp, ô tô, hàng không vũ trụ và y tế.thiết kế bền hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt.
Các ứng dụng chính trên các ngành công nghiệp
Các cảm biến áp suất cho phép các chức năng quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau:
-
Xây dựng:Theo dõi áp suất bê tông và đất để đảm bảo an toàn cấu trúc
-
Nông nghiệp:Kiểm soát áp suất nước tưới để sử dụng tài nguyên hiệu quả
-
Chăm sóc sức khỏe:Đo huyết áp và áp suất máy thở để bảo vệ bệnh nhân
-
Giám sát môi trường:Theo dõi thay đổi áp suất khí quyển và nước
-
Năng lượng:Bảo vệ các hoạt động đường ống dẫn dầu / khí bằng cách theo dõi áp suất
-
Sản xuất:Cho phép kiểm soát áp suất chất lỏng chính xác trong quy trình sản xuất
-
HVAC:Duy trì áp suất không khí / chất lỏng tối ưu cho các hệ thống kiểm soát khí hậu
-
Giao thông vận tải:Kiểm tra áp suất lốp xe, nhiên liệu và thủy lực trong xe / máy bay
Nguyên tắc hoạt động
Các cảm biến áp suất chuyển đổi các phép đo vật lý thành tín hiệu điện thông qua một yếu tố cảm biến (thường là một lớp niêm mạc kim loại mỏng) biến dạng dưới áp suất.Sự thay đổi cơ học này tạo ra các tín hiệu điện mà các mạch khuếch đại và chuyển đổi thành các giá trị sốNhiều kết hợp bù đắp nhiệt độ và điều kiện tín hiệu để tăng độ chính xác. Các đầu ra được hiệu chỉnh tương ứng với các đơn vị áp suất cụ thể, cho phép giám sát và kiểm soát chính xác.
Câu hỏi thường gặp
1Các cảm biến áp suất có thể đạt được độ chính xác như thế nào?
Các mô hình cao cấp đạt ± 0,05% quy mô đầy đủ, trong khi các phiên bản kinh tế có thể có độ khoan dung ± 1% hoặc cao hơn.
2Các phạm vi áp suất có sẵn là gì?
Phạm vi trải dài từ milibar đến hàng chục ngàn psi.
3Các cảm biến áp suất có thể đo chân không không?
Có, với đầu ra tăng hoặc giảm theo thay đổi áp suất. Lưu ý rằng đo chân không có thể khác nhau về phạm vi và độ chính xác từ các ứng dụng áp suất dương.
4Làm thế nào để chọn cảm biến áp suất phù hợp?
Hãy xem xét những yếu tố sau:
- Phạm vi áp suất yêu cầu
- Mức độ chính xác cần thiết
- Các tín hiệu đầu ra tương thích
- Điều kiện môi trường hoạt động
- Nhu cầu bù đắp nhiệt