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应变式传感器与压电式传感器的区别
作者:德森特传感器 发布时间:2024-11-25 阅读次数:108

应变式传感器与压电式传感器是两种常见的传感器类型,它们在多个方面存在显著的区别。以下是对这两种传感器的详细比较:

一、测量原理

  • 应变式传感器:基于测量物体受力变形所产生的应变,通过敏感元件(如电阻应变片)将应变转换为电阻的变化,进而推算出被测量的变化。具体来说,应变式传感器一般由电阻应变计、弹性体、传输电路三部分组成,通过安装在弹性体敏感表面的电阻应变计组成的惠斯通电桥电路,在外加电源的激励下,实现“力—应变—电阻—电信号变化”的转换。

  • 压电式传感器:基于压电效应,即压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经过放大和变换阻抗后,成为正比于所受外力的电量输出。压电效应分为正压电效应和逆压电效应,其中正压电效应是压电式传感器的主要工作原理。

二、结构组成

  • 应变式传感器:通常由敏感元件(如电阻应变片)和转换元件组成。敏感元件负责感知被测量的变化,而转换元件则将敏感元件的应变转换为电阻的变化。电阻应变片一般由敏感栅、基底、引线、盖片等组成。

  • 压电式传感器:由压电材料和电极组成。当压电材料受到压力作用时,会在电极上产生电压。压电材料可以是压电单晶、压电多晶或有机压电材料。

三、应用范围

  • 应变式传感器:主要用于测量应变、压力、加速度、重量等物理量。在土木工程、机械工程、航空航天等领域得到广泛应用。

  • 压电式传感器:主要用于测量振动、声学、压力等物理量。在声学、地震工程、流量测量等领域得到广泛应用。

四、性能特点

  • 应变式传感器

    • 分辨力高,能测出极微小的应变。

    • 尺寸小、重量轻。

    • 测量范围大,从弹性变形一直可测至塑性变形。

    • 既可测静态,也可测快速交变应力。

    • 具有电气测量的一切优点,如测量结果便于传送、记录和处理。

    • 能在各种严酷环境中工作,如高温、低温、离心加速度、振动、磁场、放射性、化学腐蚀等条件。

    • 价格低廉、品种多样,便于选择和大量使用。

  • 压电式传感器

    • 频带宽、灵敏度高、信噪比高。

    • 结构简单、工作可靠、重量轻。

    • 某些压电材料需要防潮措施。

    • 输出的直流响应差,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。

综上所述,应变式传感器与压电式传感器在测量原理、结构组成、应用范围以及性能特点等方面都存在明显的区别。在实际应用中,应根据被测量的性质和要求选择合适的传感器类型。


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