渦輪流量計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)，渦輪流量計是利用電氣元件和其他機械把待測的壓力轉(zhuǎn)換成為電量，再進行相關(guān)測量工作的測量精密儀器，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)的測量當中，原因是受到外力作用后的電荷，當回路有無限大的輸入抗阻的時候，才可以得以保存下來。但是實際上并不是這樣的。因此壓電傳感器只可以應(yīng)用在動態(tài)的測量當中。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)是不會消失，而是一直存在的。但是如果溫度在這個規(guī)定的范圍之外，壓電性質(zhì)就會徹底地消失不見。

當應(yīng)力發(fā)生變化的時候，電場的變化很小很小，其他的一些壓電晶體就會替代石英。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)特點有下面幾個。

以壓電效應(yīng)為工作原理的傳感器，是機電轉(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，而當壓電材料受到外力作用的時候，它的表面會形成電荷，電荷會通過電荷放大器、測量電路的放大以及變換阻抗以后，就會被轉(zhuǎn)換成為與所受到的外力成正比關(guān)系的電量輸出。它是用來測量力以及可以轉(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：重量較輕、工作可靠、結(jié)構(gòu)很簡單、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：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彌補這個缺點，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。它能夠測量發(fā)動機里面的燃燒壓力，也能夠應(yīng)用在軍事方面。它可以測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。它能夠測量很小的壓力，也能夠測量大的壓力。由于它的使用壽命很長、重量較輕、體積較小、結(jié)構(gòu)較簡單，因此它所涉及的領(lǐng)域遠遠不止這些。在對建筑物、橋、汽車和飛機等的沖擊和震動的測量，也是非常廣泛的。特別是在宇航和航空的領(lǐng)域里，渦輪流量計的地位是很特殊的。