電遠傳壓力表式傳感器的工作原理

電遠傳壓力表生產(chǎn)歷史較久，它是在普通彈性元件構成的壓力表內附加電遠傳部件，使之除就地指示壓力之外.兼有信號遠傳的功能。甚至將指針標度尺去掉。以電遠傳為唯一用途，實(shí)質(zhì)上已成為純悴的壓力傳感器.這類(lèi)傳感器的敏感元件和彈性變形式壓力表完全一樣，此處只需介紹其電遠傳原理和特性。

(1)電位器式

在彈簧管壓力表內安裝小型滑線(xiàn)電位器.其滑點(diǎn)由彈簧管自由端帶動(dòng)。如只利雨電位器的滑點(diǎn)和電阻的任意一端，就成為以可變阻值輸出的壓力傳感器，與任何一種測電阻的儀表相連便可側傲壓力。如將電位器的電阻兩端和滑點(diǎn)用三根導線(xiàn)引出.井在電阻兩端接穩定的直流電壓，則滑點(diǎn)和電阻的任意一端之間的電壓將取決于滑點(diǎn)位置，也就是取決于被測壓力.這樣便可與測直流電壓的儀表相連而反映壓力值。

這種電遠傳方法比較簡(jiǎn)單.其有很好的線(xiàn)性。如果采用斷面尺寸不均勻的骨架繞制電位器.就能設計成有某種非線(xiàn)性的電位器，借此可將彈性元件或傳動(dòng)機構的非線(xiàn)性抵消，使整個(gè)傳感器具有線(xiàn)性特性。

電位器式電遠傳的最大缺點(diǎn)是有滑動(dòng)觸點(diǎn)，為減少彈性元件的變形阻力.以免引起過(guò)大的滯環(huán)及變差.就希望滑點(diǎn)和電阻絲的接觸壓力盡量小，但接觸壓力小就難以保證良好地導電.尤其是電阻表面權化或污染時(shí)，滑點(diǎn)接觸不可靠。此外，彈性元件的變形位移或轉角一般不大，但希望電阻或電壓的變化有較好的連續性，不要出現明顯的階梯狀特性，這就必須用極細的電阻絲繞制電位器。電阻絲太細勢必不耐磨損，特別是壓力頗鐵波動(dòng)時(shí)，往往局部磨損嚴重.改變了原有的阻值均勻性，甚至出現磨斷電阻絲的現象。

為了改進(jìn)上述缺點(diǎn)，出現了導電塑料電位器及無(wú)觸點(diǎn)電位器，用這類(lèi)新材料或器件代替滑線(xiàn)電位器固然可以提高可靠性，但成本也有所增加。

電位器式壓力傳感器的原理.見(jiàn)圖3.4.1之(a)。

(2)電感式

電感式電遠傳可以避免滑動(dòng)觸點(diǎn)，它利用彈性元件的變形帶動(dòng)銜鐵.改變鐵心線(xiàn)圈的氣隙，從而改變線(xiàn)圈的電感.在交流電路里.感抗可以很容易地變換成電壓.如需要輸出直流信號.可加整流濾波電路.電感式壓力傳感器的原理，見(jiàn)圖3.4.1之(b)。

這種傳感器必須用交流電源.為了減小鐵心線(xiàn)圈的尺寸，提高傳感器的靈敏度。井且遙免工業(yè)頻率的干擾，最好采用稍高的頗率.例如400Hz。但是這會(huì )使電路的成本和復雜性增加.此外要注意鐵心的材質(zhì)選擇.避免渦流掇耗。

電感式傳感器必須有良好的磁屏蔽，它本身既要防止外界干擾，也應防止對外的干擾作用。

鐵心線(xiàn)圈的氣隙變化和感抗之間有非線(xiàn)性關(guān)系。尤其道得注意的是.電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生的磁效應會(huì )對街鐵有吸引力，這就形成了作用于彈性元件的外力.此力與氣隙大小有關(guān)，必須在校驗或標定中消除.否則誤差很大。

正因為上述附加吸力是影響精確度的主要因素，所以電感式傳感器只適合于較高壓力的測量。離壓力用的彈性元件剛度系數大.附加吸力所起的作用相對而言較小。

(3)差壓變壓器式

差動(dòng)變壓器是專(zhuān)門(mén)為位移測量用的傳感器.在可移動(dòng)的鐵心周?chē)腥M線(xiàn)圈。其中一個(gè)是變壓器的原邊.供交流電。另外兩個(gè)匝數相等的線(xiàn)圈.按同名端極性反向串聯(lián)而成為副邊。當鐵心處于中央位登時(shí).兩組副邊上的感應電勢大小相等，因為反向串聯(lián)而使愉出為零。鐵心偏離中央位置后.副邊將出現交流電壓.偏離越遠，輸出交流電壓越高。鐵心位移的方向不同，輸出交流的相位相反。其原理示意如圖3.4.1之(c)。

在被側玉力為零時(shí).使鐵心位于線(xiàn)圈的中央，壓力增大后輸出交流電壓隨之升高。

差動(dòng)變壓器在規定的鐵心位移范圍內有較好的線(xiàn)性.但當鐵心處于中央位置時(shí)，輸出井不為零.有一定的殘余電壓，必要時(shí)可設計專(zhuān)用線(xiàn)路以補償之。

頻率對差動(dòng)變壓器的工作不像對電感線(xiàn)圈那祥明顯.影響輸出的主要是原邊電壓和副邊匝數。它比前述電感法優(yōu)越之處在于線(xiàn)性好、能從零起始(補償殘余電壓之后)、附加力小、位移范圍也較大。

差動(dòng)變壓器廣泛用于位移側量，其特性和零點(diǎn)殘余電壓補償方法，還將在第7章7.3節中分析。

(4)霍爾元件式

半導體的霍爾效應己在小位移測量中得到實(shí)際應用，圖3.4.1之(d)即為壓力電遠傳的方法之一。

在彈性元件的自由端安裝半導體霍爾元件，并使霍爾元件的兩端處于永久磁鐵的磁極間隙中，而且兩端的磁場(chǎng)方向相反.倘若壓力為零時(shí)處于方向相反的兩對磁極間隙中的面積相等.即使在霍爾元件上通以電流，也不會(huì )產(chǎn)生霍爾效應.但壓力升高以后.兩面積不等.在與電流方向垂直并且也垂直于磁場(chǎng)的方向上就會(huì )有電勢出現.電流和磁感強度皆為常數時(shí).壓力越大，兩面積之差越大.輸出電勢也越高.這就是霍爾效應。

雷爾效應可用來(lái)側量磁感應強度、電流、位移，甚至可以構成運算器。

用樁爾元件構成的電遠傳壓力表或壓力傳感器.可與任何測直流電壓的儀表相配.我國有這種指示儀表，其刻度以壓力為單位。