压力传感器概要

压力传感器的定义

压力传感器，是指以膜片装置（不锈钢膜片、硅酮膜片等）为媒介，用感压元件对气体和液体的压力进行测量，并转换成电气信号输出的设备。

 

原理

半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片表面形成半导体变形压力，通过外力（压力）使薄片变形而产生压电阻抗效果，从而使阻抗的变化转换成电信号。

静电容量型压力传感器，是将玻璃的固定极和硅的可动极相对而形成电容，将通过外力（压力）使可动极变形所产生的静电容量的变化转换成电气信号。 （E8Y的动作原理便是静电容量方式，其他机种采用半导体方式）。

 

半导体形变压力计的结构 

压电效果的定义

 

术语解说

标准压力

是以大气压为标准来表示的压力大小。

比大气压高的压力称为“正压”，比大气压低的称为“负 压”。

绝对压力

以绝对真空为标准表示的压力大小。 

差压（相对压）

相对于任意的比较压力（标准压）表示的压力大小。

大气压

是指大气的压力。标准大气压（1atm）相当于高度为760mm的水银柱产生的压力。 

真空

是指比大气压低的压力状态。 

检测压力范围

可使用传感器的检测压力范围。 

耐压力

恢复到检测压力时，不会引起性能下降的可承受压力。

重复精度（ON/OFF输出）

在一定温度（23℃）下，增减压力时，在检测压力的全部值中除去反运行的压力值后的动作点压力变动值。

精度（线性）

在一定温度（23℃）下，从全部值中除去施加零压力及额定输出时的输出电流的规格值（4mA、20mA）中的偏离值。

单位用％F.S.表示。

直线性（线性）

模拟输出相对于检测压力，几乎呈直线性变化，但与理想直线有若干偏离。这种偏离相对于全部值用％来表示。

磁滞现象（线性）

在零电压和额定电压下，在各输出电流（或电压）值间划出理想直线，求得实测电流（或电压）值和理想电流（或电压）值间的误差值。求得压力上升时的误差值和压力下降时的误差，在全部的电流（或电压）中除去这些差的绝对值的最大值后的值。单位用％F.S.表示。

磁滞现象（ON/OFF输出）

指从压力的全部值中除去输出的ON点压力和OFF点压力之差后的值。

非腐蚀性气体

是指空气中所含的物质（氮气、二氧化碳等）和惰性气体（氩、氖等）。

计量法

在1993年11月1日实施的新计量法中，除生物体内压力的测量外，禁止使用Torr。

此外，从1999年9月30日起开始禁用kgf/m2和mHg（血压测量除外）、mH2O。

压力单位转换表

	kgf/cm2	mmHg	mmH2O	Pa
1kgf/cm2	1	735.559	1.000028×104	0.0980665M
1mmHg	1.3595×10－3	1	1.3595×10	0.133322k
1mmH2O	0.99997×10－4	7.356×10－2	1	0.00980665k
1Pa（N/m2）	1.0197×10－5	7.5006×10－3	0.10197	1

 

输出阻抗

1. 电压输出型的输出阻抗的测量方法

Ro：输出阻抗

Rx：负载电阻

Eo：输出电压（端子打开时）

lx：负载电流（连接负载Zx时） 

在图1中，连接负载电阻（Rx）时的流过的电流为

根据公式（1）求输出阻抗（Ro）为

然后，测定输出开放时的电压（Eo）。接着测定连接负载电阻（例如转换器的容许负载电路的最小值）时的电压（Ex）。将测得的Eo和Ex值以及连接的负载电阻值（Rx）代入公式（2）中，计算出转换器的输出阻抗（Ro）。

2. 电流输出型的输出阻抗的测量方法

在图2中，连接负载电阻（Rx）时的输出端子电压（Ex）为

 

Ex = IxRx =（Io＝Ix）Ro …（3）

根据公式（3）求输出阻抗（Ro）为

然后，测量输出短路时的电流（Io）。

Ro：输出阻抗

Rx：负载电阻

lo：输出电流（端子短路时）

lx：输出电流（连接负载Rx时）

Ex：输出电压（连接负载Rx时）

接着，测定连接负载电阻（例如转换器容许负载电阻的最大值）时的电流（Ix）。将测定时的Io和Ix值以及连接的负载电阻值（Rx）代入公式（4）中，计算出转换器的输出阻抗（Ro）。 此外，这里介绍的转换器的输出阻抗是正常动作时的值。

3. 理想的输出阻抗

一般来说，为了使转换器的负载变动造成的影响尽量减少，应尽量使电压输出型转换器的输出阻抗保持为最小值，即接近0Ω。

此外，电流输出型的转换器则与此相反，需要更大的值，即保持无限大的输出阻抗。

4. 使用阻抗的计算示例

模拟电压 压力传感器
		负载
Ro=100 Ω		Rx=1k Ω 以上

 

Rx	误差
1k Ω	约10％
10k Ω	约1％

 

共通注意事项 ★各商品的注意事项，请参见各商品的「 请正确使用 」。

警告

不能作为冲压的安全装置或其他人体保护用安全装置使用。

本产品与安全性无关，主要用于工件和作业者的检测用途。

 

安全要点

关于耐压力

请不要施加超过额定耐压力的压力。

若施加了耐压力以上的压力，可能引起破损。

关于使用环境

请避免在有可燃性和爆炸性气体的环境下使用。

关于电源电压

使用时请不要超过使用电压范围。若施加了使用电压范围以上的电压，则可能引起破裂或烧毁。

关于负载短路

请避免使负载短路。否则可能引起破裂或烧毁。

关于误布线

请避免对电源的极性等进行错误布线。

否则可能引起破裂或烧毁。

 

使用注意事项

使用对应非腐蚀性气体的产品作为适用流体时，请使用经过空气过滤器的，已去除水分?油分的气体。

请勿从导压部插入针等物品。否则会使压力元件破损，无法进行正常动作。

请避免与高压线、动力线并列设置。

安装时，请避免使超声波振动直接碰到传感器。

请勿在导线及接插件部分施加30N以上的拉伸力。

导线的延长在10m以内。详细内容请参见前页(1380页)的输出阻抗项。