压力传感器在挤出机械中的应用

随着计算机技术的不断发展，信息处理技术再不断发展完善。但作为提供信息的传感器，它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就落后了。这使得自动检测技术受到影响，而检测技术是人类认识世界和改造科技不可少的重要手段。现代测量检测技术对传感器的性能要求越来越高。不同的工作环境以及，不同的测量介质对传感器的要求也不同。高温熔体压力传感器是以电阻应变片压力原理为基础的，一款比较典型的压力传感器。主要应用于化纤行业，挤出行业，高温环境下测量压力的产品。本文以熔体压力传感器在挤出行业中的应用为实例，为大家讲述。

关键词：

        压力传感器，熔体压力传感器，挤出机械

引言

   传感器技术再当代科技领域中占有十分重要的地位，是21世纪人们在*发展方面争夺的一个制高点，在国外各发达国家都将传感器技术视为现代*发展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高打捞技术，美国等西方国家也将传感器的基本知识列为国家科技和国防技术发展的重点内容。当前，世界上正面临着一场新的技术革命，这场革命的主要基础就是信息技术。信息技术的发展给人类社会和国民经济的各个部门及各个领域都带来了巨大的，广泛的，深刻的变化，是当今人类社会发展的请打动力。并且正在改变着传统工业的生产方式，带动着传统工业和其他新兴产业的更新和变革。无论是在工业领域，军事领域，航天领域，几乎每一个现代化项目都离不开传感器。而压力传感器是工业实践中常用的一种传感器，我们通常使用的压力传感器主要是利用压力效应和逆压电效应为基础原理制造而成的。

压力传感器概述

1、力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器，半导体应变片压力传感器，压阻式压力传感器，电感式压力传感器，电容式压力传感器，谐振式压力传感器及电容式和加速度传感器等。在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘合剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻止发生变化，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻止通常变化较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构                                                                         2、电阻应变片的工作原理

金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：

式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω，cm2/m）

       S——导体的截面积（cm2）

       L——导体的长度（m）

3、陶瓷压力传感器原理

抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性·与激励电压也成正比的

电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。

4、扩散硅压力传感器原理

工作原理被测介质的压力直接作用与传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

5、蓝宝石压力传感器

利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有的计量特性如图7。

6、压电压力传感器原理

压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，点介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力结构的形势可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体，膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与成一定关系的电信号。压电传感器中主要使用的压电材料有石英，酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一支存在，但温度超过这个范围之后，压电性质*消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着压力的变化电场变化微小（也就是说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代如图5。

熔体压力传感器的结构及原理

高温熔体压力传感器的结构如图1所示。由于应变片的电阻值会随其感受的温度变化而变化，因此，不能将应变片直接粘贴于感压膜片上。高温熔体压力传感器是将组成桥路的四个应变片按圆形膜片受压应变原理粘贴于毛细管另一端的膜片上，其电连接方法如图2所示。测量时，熔体压迫感压膜片，通过传压液体将压力传送到另一端的膜片上，膜片产生形变，粘贴于上的应变片，R1、R3阻值增大，R2、R4阻值减小。设计时，使R1=R2=R3=R4=R，并且4个电阻产生的应变量相同，均为。则其桥路的输出为=，与为*线性关系。

总的来说熔体压力传感器的原理是介质的压力直接作用在传感器的膜片上，石墨片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这个压力的标准信号如图2。

熔体压力传感器的应用领域

熔体压力传感器主要用于高温条件下熔融物质的压力测量与控制。熔体压力传感器广泛应用于化纤，塑料，纺丝，聚酯，橡塑，挤出机械等设备的高温流体介质的压力测量与控制如图3所示。而它的设计原则是敏感元件弹性体及应变计不直接感受温度，而只感受熔体压力，中间通过一个过渡部分将温度隔开，将压力连接起来，这样达到传感器在高温下使用的目的。而传感器结构采用特殊焊接而成如图1，这样可牢靠的保护探头部分因熔体而影响测量精度。