渦輪流量計(jì)壓電式壓力傳感器的工作原理

壓電式壓力傳感器的原理主要是壓電效應(yīng)，渦輪流量計(jì)是利用電氣元件和其他機(jī)械把待測(cè)的壓力轉(zhuǎn)換成為電量，再進(jìn)行相關(guān)測(cè)量工作的測(cè)量精密儀器，比如很多壓力變送器和壓力傳感器。壓電傳感器不可以應(yīng)用在靜態(tài)的測(cè)量當(dāng)中，原因是受到外力作用后的電荷，當(dāng)回路有無(wú)限大的輸入抗阻的時(shí)候，才可以得以保存下來(lái)。但是實(shí)際上并不是這樣的。因此壓電傳感器只可以應(yīng)用在動(dòng)態(tài)的測(cè)量當(dāng)中。它主要的壓電材料是：磷酸二氫胺、酒石酸鉀鈉和石英。而石英呢，其實(shí)是一種天然的晶體，而壓電效應(yīng)就是在此晶體的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的。在規(guī)定的范圍里，壓電性質(zhì)是不會(huì)消失，而是一直存在的。但是如果溫度在這個(gè)規(guī)定的范圍之外，壓電性質(zhì)就會(huì)徹底地消失不見(jiàn)。

當(dāng)應(yīng)力發(fā)生變化的時(shí)候，電場(chǎng)的變化很小很小，其他的一些壓電晶體就會(huì)替代石英。酒石酸鉀鈉，它是具有很大的壓電系數(shù)和壓電靈敏度的，但是，它只可以使用在室內(nèi)的濕度和溫度都比較低的地方。磷酸二氫胺是一種人造晶體，它可以在很高的濕度和很高的溫度的環(huán)境中使用，所以，渦輪流量計(jì)的應(yīng)用是非常廣泛的。隨著技術(shù)的發(fā)展，壓電效應(yīng)也已經(jīng)在多晶體上得到應(yīng)用了。例如：壓電陶瓷，鈮鎂酸壓電陶瓷、鈮酸鹽系壓電陶瓷和鈦酸鋇壓電陶瓷等等都包括在內(nèi)。

壓電式壓力傳感器的有關(guān)特點(diǎn)有下面幾個(gè)。

以壓電效應(yīng)為工作原理的傳感器，是機(jī)電轉(zhuǎn)換式和自發(fā)電式傳感器。它的敏感元件是用壓電的材料制作而成的，而當(dāng)壓電材料受到外力作用的時(shí)候，它的表面會(huì)形成電荷，電荷會(huì)通過(guò)電荷放大器、測(cè)量電路的放大以及變換阻抗以后，就會(huì)被轉(zhuǎn)換成為與所受到的外力成正比關(guān)系的電量輸出。它是用來(lái)測(cè)量力以及可以轉(zhuǎn)換成為力的非電物理量，例如：加速度和壓力。它有很多優(yōu)點(diǎn)：重量較輕、工作可靠、結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單、信噪比很高、靈敏度很高以及信頻寬等等。但是它也存在著某些缺點(diǎn)：有部分電壓材料忌潮濕，因此需要采取一系列的防潮措施，而輸出電流的響應(yīng)又比較差，那就要使用電荷放大器或者高輸入阻抗電路來(lái)彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，讓儀器更好地工作。

壓電式壓力傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛：電聲學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和工程力學(xué)等等。它能夠測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)里面的燃燒壓力，也能夠應(yīng)用在軍事方面。它可以測(cè)量在膛中的槍炮子彈在擊發(fā)的那一刻，膛壓的改變量以及炮口所受到的沖擊波壓力。它能夠測(cè)量很小的壓力，也能夠測(cè)量大的壓力。由于它的使用壽命很長(zhǎng)、重量較輕、體積較小、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，因此它所涉及的領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。在對(duì)建筑物、橋、汽車(chē)和飛機(jī)等的沖擊和震動(dòng)的測(cè)量，也是非常廣泛的。特別是在宇航和航空的領(lǐng)域里，渦輪流量計(jì)的地位是很特殊的。