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                  壓力傳感器的技術基礎分析


                  發布日期:[2018-08-22]    作者:昊明壓力傳感器


                  壓力傳感的基本物理
                  靜態壓力壓力,P,定義為每單位面積的力F,A:


                  P = F/A (1)

                  壓力測量通常是與流體或氣體,eitherliquids。一個充滿液體的容器(見圖1)有壓力(由于液體的重量)在液體中的一個點:


                  P =deltaf/deltaA = hw (2)

                  哪里:


                  H = distance from the surface to the point
                  W = weight of the liquid (most liquids are nearly incompressible)


                  figure 圖1在一個密閉的液體任一點的壓力是由液體的重量和距離從點到面。

                  單位體積重量,V,是由:


                  w = mg/V (3)

                  哪里:


                  M = mass
                  G = gravitational acceleration

                  注意,這種關系可以用來測量壓力確定罐內的液面高度columnof。

                  rho= m/V (4)

                  因此,液體的密度決定壓力,P,施加給定的高度。水星是13.6 3比水的密度大,所以會產生pressure13.6 3,水為一列相同的高度。應當指出的是,壓力來自于一個液柱高度除了作用于液體表面的大氣壓力。的液柱高度是:

                  h = P/rhoG (5)

                  阿基米德的原則,“身體的全部或部分在液體的支持力等于被取代的液體的重量?!庇幸粔K材料浸沒在液體容器(見圖2)面積和長度L,對頂面向下的壓力:

                  PD= hrhoG (6)


                  figure 圖2阿基米德原理指出一個物體浸沒在液體aconfined將提振了它所排出的液體的重量。

                  并對底面上的壓力:

                  PU= (h + L)rhoG (7)

                  給人一種合成壓力:

                  PUPD= LrhoG (8)

                  和力相等的塊被取代的液體的重量乘以體積。

                  figure 圖3傳送到一個密閉的液體壓力正常的液體的表面,可以通過違反其中的容器壁的觀察。

                  液體具有幾乎無剪切應力,從而導致一些有趣的結果。壓力傳送到容器的表面正常的里面,一個事實可以用水和觀察流孔在容器出口孔最容易證明(見圖3)。這在大壩的建設是重要的,因為他們必須抵抗水的力量。這種壓力叫靜壓

                  Pascal定律指出在像在液體中的其他每一點增加一個liquidresults任何一點壓力的增加。這是用于液壓系統如千斤頂、汽車剎車是流體相當于杠桿的原理,使largeforces被小pistonfor小運動大活塞交易大運動容易產生(參見圖4)。


                  figure 圖4Pascal定律指出在任何液體在液其他每一點原因相應增加點壓力的增加。

                  流體中的壓力在流體的流動方向exertedparallel壓力稱為沖擊壓力,PI。這是由于流體的動能:


                  PI=rhovo2/2 (9)

                  哪里:


                  rho = fluid density
                  vo = fluid velocity

                  伯努利定理指出,水平流下relationholds:


                  PS= PoPI (10)

                  哪里:


                  PS =停滯(或全部)的壓力
                  Po =靜態壓力

                  這種關系確定各種應用的流速是有用的。重新給出了方程:


                  equation (11)


                  figure 圖5皮托管組件可以用來測量流體速度的。
                  流體流速可采用皮托管測量裝配如圖5所示。面對流量的措施總壓力和流量測量靜態壓力的tubenormal管。使用這種方法,在HVACapplications和在飛機上測量流速。

                  氣體。氣體和液體在兩方面:他們是verycompressible,他們完全填補任何封閉的容器,他們是

                  figure 圖6氣體的可壓縮性說明了非線性氣壓作為高度的函數。
                  放置。海拔高度顯示在圖6非線性空氣壓力變化對氣體的可壓縮性影響的實例。

                  動態的影響。靜態壓力穩定、均衡的條件下測定的,但大多數現實生活中的應用,解決電機動壓力變化。例如,測量血壓通常會給兩穩態值收縮壓及舒張壓。有太多的附加信息,在血壓信號的形狀但是,這是用在重癥監護的情況下顯示器的原因。

                  測量壓力變化,傳感器的頻率響應必須考慮。作為一個粗略的近似,傳感器頻率響應應在5-10×壓力信號的最高頻率分量。頻率響應是指傳感器計算無失真或衰減頻率最高。有時響應時間是不是。一階系統,它們的關系如下:


                  FB= 1/2pitau (12)

                  哪里:


                  FB = frequency where the response is reduced by 50%
                  tau = time constant where the output rises to 63% of its final value following a step input change

                  另一個問題是遠程測量壓力,利用液體傳遞體。必須清除所有的空氣因為它的compressibilitywill腐敗的波形。

                  壓力測量的類型
                  絕對壓力是衡量相對完美的真空。一個例子是大氣壓力。測量的單位為磅/平方英寸(絕對壓力)。

                  壓差在測量兩點之間的壓力差。這是在磅/平方英寸微分單元常用的測量(PSID)。


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