電子測(cè)量?jī)x器現(xiàn)狀與發(fā)展

1、電子測(cè)量?jī)x器現(xiàn)狀與發(fā)展近年來(lái)，以信息技術(shù)為代表的新技術(shù)促進(jìn)了電子行業(yè)的飛速增長(zhǎng)，也極大地推動(dòng)了測(cè)試測(cè)量?jī)x器和設(shè)備的快速發(fā)展。鑒于中國(guó)在全球制造鏈和設(shè)計(jì)鏈的重要地 位，使得這里成為全球各大儀器廠商 逐鹿的大戰(zhàn)場(chǎng)，同時(shí)，也帶動(dòng)了中國(guó)本土測(cè) 試測(cè)量?jī)x器研發(fā)與測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的迅速發(fā)展。專家爭(zhēng)鳴：中國(guó)應(yīng)用測(cè)試技術(shù)方面面臨的主要挑戰(zhàn)如今，電子技術(shù)發(fā)展的速度幾乎是讓人 目不暇給。從SoC到SIP，從DSL到 WiMAX，人們幾乎每天都在不停地接受 新概念；3G的問題還未完全解決，人們 已經(jīng)開始討論B3G的部署，圍繞4G的各種技術(shù)已成為研究的新熱點(diǎn)。那么， 技術(shù)發(fā)展如此之快，測(cè)試技術(shù)能否跟得上應(yīng)用的發(fā)展？中國(guó)的

2、研發(fā)人員和 測(cè)試工 程師又面臨著什么樣的技術(shù)挑戰(zhàn)？來(lái)自Agile nt和NI的專家們幾乎都一致地認(rèn)為：中國(guó)工程師與美國(guó)乃至 世界各地 的工程師面臨著相同的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)一方面是待測(cè)產(chǎn)品的功能越來(lái)越多， 測(cè)試 的要求也越來(lái)越高，另一方面，留給測(cè)試的時(shí)間卻越來(lái)越少，因?yàn)楫a(chǎn)品要以最快 的速度上市，從而形成了前所未有的測(cè)試效率方面的壓力。 工程師面對(duì)著各種選 擇，他們既需要一個(gè)具有很好的靈活性和兼容性、 擴(kuò)展性強(qiáng)，同時(shí)又很可靠穩(wěn)定 的自動(dòng)測(cè)試測(cè)量平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)不但可以滿足現(xiàn)有的需求， 而且能很方便地進(jìn)行 系統(tǒng)升級(jí)，以符合今后越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性的需求， 此外，還要求這種自動(dòng)測(cè)試平 臺(tái)具有較長(zhǎng)的使用壽命和較

3、低的建構(gòu)成本。然而，國(guó)內(nèi)的專家并非都認(rèn)可上述觀點(diǎn)。來(lái)自賽寶計(jì)量檢測(cè)中心 的技術(shù)專家王勇， 就不認(rèn)同上述觀點(diǎn)的絕對(duì)性（憑借著他本人的豐富經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)南中國(guó)地區(qū)眾多 用戶的了解，其觀點(diǎn)具有一定的代表性）。他認(rèn)為，雖然上述的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)具 有效率高等不少優(yōu)點(diǎn)，但至少這種測(cè)試平臺(tái)相對(duì)于中國(guó)的國(guó)情來(lái)說，還存在著一系列的問題，包括可靠性、可維性和可操作性差以及成本過高等問題。實(shí)際上理解這一點(diǎn)并不難，因?yàn)樵谶@種復(fù)雜的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)中，可靠性模型全部 是串聯(lián)架構(gòu)，還要加上配套軟件的可靠性損失問題。在中國(guó)，分離設(shè)備基于易操作和低成本的優(yōu)勢(shì)，在相當(dāng)時(shí)間內(nèi)還將承擔(dān)主要角色，”他表示。另外，他認(rèn)為，技術(shù)的發(fā)展和測(cè)試技術(shù)

4、的發(fā)展基本上是同步的，存在測(cè)試問題的標(biāo)準(zhǔn)是無(wú)法發(fā)布的。一旦標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，就不會(huì)存在測(cè)試方面的問題。而中國(guó)的工程師真正面臨的問題在于如何選擇與應(yīng)用相適應(yīng)的儀器設(shè)備以及如何使用儀器以及如何有 效利用儀器的延伸性能，從而使設(shè)備的效能得到真正發(fā)揮，”他指出，而目前的情況是，許多單位購(gòu)買了大量的高檔儀器，而對(duì)儀器的應(yīng)用開發(fā)卻處于非常低級(jí) 的階段。造成這種現(xiàn)象的原因，當(dāng)然與國(guó)內(nèi)的管理水平低有關(guān)， 但工程師的盲目追高，也是其中的一個(gè)主要因素 關(guān)于相同的問題，泰克公司中國(guó)區(qū)市場(chǎng) 總經(jīng)理張權(quán)則認(rèn)為：工程師真正面臨的挑 戰(zhàn)體現(xiàn)在采用多種技術(shù)和混合信號(hào)的 嵌入式設(shè)計(jì)方面。因?yàn)樵谶@類設(shè)計(jì)中，隨著 低成本的微處理器和微控制

5、器的速度不斷加快，設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜。體現(xiàn)這些 挑戰(zhàn)的行業(yè)也越來(lái)越多，從遍布混合信號(hào)的 數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換，到必須處理日益復(fù)雜 的各種瞬變RF信號(hào)的無(wú)處不在的無(wú)線技術(shù)，還有數(shù)據(jù)傳輸率不斷持續(xù)增長(zhǎng)的高 速數(shù)據(jù)處理方面的需求，雖然現(xiàn)在的主流為 3Gb，他預(yù)測(cè)，不久的將來(lái)6Gb甚 至12Gb就會(huì)成為主流。羅德與施瓦茨中國(guó)有限公司產(chǎn)品支持經(jīng)理 安毅博士則更注重從技術(shù)層面上來(lái)說 明工程師面臨的挑戰(zhàn)。他認(rèn)為：這些挑戰(zhàn)主要是如何順應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn)和新的應(yīng)用來(lái) 制定最完整和最恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試方案，還有自定義產(chǎn)品和系統(tǒng)的測(cè)試等。這就要求工 程師緊密跟蹤最新技術(shù)發(fā)展，了解新的技術(shù)帶來(lái)的新變化和需求， 并挖掘現(xiàn)有測(cè) 試設(shè)備的潛力。而

6、來(lái)自安立公司的觀點(diǎn)更直接，那就是在測(cè)試領(lǐng)域里，中國(guó)面臨的最大挑戰(zhàn)就是 缺乏具有微波背景和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的工程人才，以及優(yōu)秀的測(cè)試與計(jì)量人才。中國(guó)本土測(cè)量?jī)x器設(shè)備行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀近年來(lái)中國(guó)測(cè)量?jī)x器的可靠性和穩(wěn)定性問題得到了很多方面的重視，狀況有了很大改觀。測(cè)試儀器行業(yè)目前已經(jīng)越過低谷階段，重新回到了快速發(fā)展的軌道，尤 其最近幾年，中國(guó)本土儀器取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是通用電子測(cè)量設(shè)備和汽車 電子設(shè)備的研發(fā)方面，與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的差距正在快速縮小， 對(duì)國(guó)外電子儀器巨 頭的壟斷造成了一定的沖擊。隨著模塊化和虛擬技術(shù)的發(fā)展，為中國(guó)的測(cè)試測(cè)量 儀器行業(yè)帶來(lái)了新的契機(jī)，加上各級(jí)政府日益重視，以及中國(guó)自主應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究

7、的快速進(jìn)展，都在為該產(chǎn)業(yè)提供前所未有的動(dòng)力和機(jī)遇。 從中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)統(tǒng) 計(jì)年鑒中可以看出，中國(guó)的測(cè)試測(cè)量?jī)x器每年都以超過 30%以上的速度在快速 增長(zhǎng)。在此快速增長(zhǎng)的過程中，無(wú)疑催生出了許多測(cè)試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)， 也催生出 了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產(chǎn)品。擁有中國(guó)該領(lǐng)域唯一重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的中國(guó)電子集團(tuán)公司第41研究所，憑借著本土 測(cè)試領(lǐng)域的龍頭地位，通過屬下的青島興儀 電子設(shè)備有限責(zé)任 公司，成功地實(shí)現(xiàn) 了由技術(shù)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，開發(fā)出了多款具有很高技術(shù)水平的產(chǎn)品。該所研制出的 高純微波合成信號(hào)發(fā)生器、微波噪聲系數(shù)分析儀、便攜式射頻頻譜分析儀、 2.5Gb/sSDH/PDH數(shù)字傳輸分析儀、高性能的光通

8、訊設(shè)備，包括光譜分析儀和 高性能微型光時(shí)域反射計(jì)，還有高速數(shù)字示波器等，目前都已經(jīng)形成比較完整的 產(chǎn)品系列。其中AV1489型高純微波合成信號(hào)發(fā)生器 采用全正向設(shè)計(jì)方法，突破 了高純度微波頻率合成等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)；AV3984型微波噪聲分析儀突破了智能 微波噪聲源等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)；AV4022型便捷式射頻頻譜分析儀突破了小型化設(shè) 計(jì)與制造等關(guān)鍵技術(shù)，還有高性能的 AV3600系列的寬帶矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，DT 系列數(shù)字電視碼流實(shí)時(shí)檢測(cè)儀等。另外，該所還與海信集團(tuán)一道，研制出了數(shù)字 電視全部四個(gè)層次上的 測(cè)試儀器。無(wú)疑這對(duì)中國(guó)的 數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將起到很 大的推動(dòng)作用。這些儀器除了能解決所有通用 協(xié)議

9、分析外以及物理層的各種指標(biāo) 的測(cè)試外，還有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，就是結(jié)合中國(guó)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)和特點(diǎn)， 保留了 很好的可升級(jí)性。在這方面，天津德力公司做得也是 有聲有色。如該公司推出的DS8821Q數(shù)字電 視頻譜分析儀、DS1191數(shù)字電視綜合分析儀、DS1883Q數(shù)字電視場(chǎng)強(qiáng)儀、 DS9000碼流分析儀等產(chǎn)品，還有DS768這類的機(jī)頂盒專用測(cè)試設(shè)備。憑借著 中國(guó)自建標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，湖北眾友公司和北京 星河亮點(diǎn)通信公司還分別成功開發(fā)出 了 ZY800系列和SP6010 TD-SCDMA終端綜合測(cè)試儀。該行業(yè)中另一可圈可點(diǎn)的就是北京普源精電科技有限公司。目前，該公司的產(chǎn)品 已經(jīng)成功銷往42個(gè)國(guó)家與地區(qū)。并規(guī)劃

10、在2008年前發(fā)展成為亞洲最大的測(cè)量 儀器廠商。該公司走的是從低到高的發(fā)展路線圖。從最常規(guī)的數(shù)字萬(wàn)用表，任意 波形發(fā)生器，到高性能的數(shù)字示波器。該公司的DS3000系列任意波形發(fā)生器， 是一款帶有數(shù)字邏輯輸出功能(16路數(shù)據(jù)通道和2路時(shí)鐘通道)的混合信號(hào)發(fā)生 器(MSG)。該設(shè)備采樣率達(dá)到300MSa/s，垂直分辨率為14bits，還有1M采樣 點(diǎn)存儲(chǔ)深度?？梢蕴峁┦N標(biāo)準(zhǔn)波形，還可以提供用戶自定義的任意 波形，其中 包括各種豐富的調(diào)制波形，滿足了很多領(lǐng)域的應(yīng)用；還有 DS1000系列混合數(shù) 字示波器，目前示波器的帶寬已經(jīng)達(dá)到500MHz，并具有很豐富的高級(jí)觸發(fā)方式， 特別是碼形觸發(fā)和持續(xù)時(shí)間

11、觸發(fā)，解決了各種異常波形的觸發(fā)問題。示波器中還 集成了邏輯分析功能，保證了使用上的方便。其產(chǎn)品的另外一個(gè)特點(diǎn)就是具有業(yè)界較全的接口，從GPIB到RS232，從LAN到USB，豐富的接口保證了儀器的適應(yīng)性，方便了互聯(lián)測(cè)試平臺(tái)的建立。據(jù)了 解，公司如今還正在加速 虛擬儀器的研究并很快推出這方面的產(chǎn)品，準(zhǔn)備向平臺(tái) 建設(shè)逐步完善化的方向快速過渡。中國(guó)本土測(cè)量?jī)x器設(shè)備發(fā)展的主要瓶頸盡管本土測(cè)試測(cè)量產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，但客觀地說中國(guó)開發(fā)測(cè)試測(cè)量?jī)x器還普 遍比較落后。每當(dāng)提起中國(guó)測(cè)試儀器落后的原因，就會(huì)有許多不同的說法，諸如 精度不高，外觀不好，可靠性差等。實(shí)際上，這些都還是表面現(xiàn)象，真正影響中國(guó)測(cè)量?jī)x器發(fā)

12、展的瓶頸為:1. 測(cè)試在整個(gè)產(chǎn)品流程中的地位偏低 由于人們的傳統(tǒng)觀念的影響，在產(chǎn)品的制造流程中，研發(fā)始終處于核心位置，而 測(cè)試則處于從屬和輔助位置。關(guān)于這一點(diǎn)，在幾乎所有的研究機(jī)構(gòu)部門配置上即 可窺其一斑。這種錯(cuò)誤觀念上的原因，造成整個(gè)社會(huì)對(duì)測(cè)試的重視度不夠， 從而 造成測(cè)試儀器方面人才的嚴(yán)重匱乏， 造成相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究比較薄弱，這是中 國(guó)測(cè)量?jī)x器發(fā)展的一個(gè)主要瓶頸。 實(shí)際上，即便是研發(fā)隊(duì)伍本身，對(duì)測(cè)試的重視 度以及對(duì)儀器本身的研究也明顯不夠。2. 面向應(yīng)用和現(xiàn)代市場(chǎng)營(yíng)銷 模式還沒有真正建立起來(lái)本土儀器設(shè)備廠商只是重研發(fā)，重視生產(chǎn)，重視狹義的市場(chǎng)，還沒有建立起一套 完整的現(xiàn)代營(yíng)銷體系和面向應(yīng)

13、用的研發(fā)模式。傳統(tǒng)的營(yíng)銷模式在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代里 發(fā)揮過很大作用，但無(wú)法滿足目前整體解方案流行年代的需求。所以，為了快速縮小與國(guó)外先進(jìn)公司之間的差距，國(guó)內(nèi)儀器研發(fā)企業(yè)應(yīng)加速實(shí)現(xiàn)從面向仿制的研 發(fā)向面向應(yīng)用的研發(fā)的過渡。特別是隨著國(guó)內(nèi)應(yīng)用需求的快速增長(zhǎng)， 為這一過渡 提供了根本動(dòng)力，應(yīng)該利用這些動(dòng)力，跟蹤應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展。缺乏標(biāo)準(zhǔn)件的材料配套體系 由于歷史的原因，中國(guó)儀器配套行業(yè)的企業(yè)多為 良莠不齊的小型企業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)化的 研究也沒有跟上需求的快速發(fā)展，從而導(dǎo)致儀器的材料配套行業(yè)的技術(shù)水平較 低。雖然目前已有較大的改觀，但距離整個(gè)產(chǎn)業(yè)的要求還有一定距離。所以，還 應(yīng)把標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的研究放到重要的位置

14、。還有，在技術(shù)水平?jīng)]有達(dá)到的條件 下，一味地追求精度或追求高指標(biāo)，而沒有處理好與穩(wěn)定性之間的關(guān)系。 上述這 些都是制約本土儀器發(fā)展的因素。收起(3)壓力的檢測(cè)方法彈性力平衡方法：基于彈性元件的彈性變形特性。 彈性元件受到被測(cè)壓力作用而產(chǎn)生變形，而因彈性 變形產(chǎn)生的彈性力與被測(cè)壓力相平衡。測(cè)出彈性元 件變形的位移就可測(cè)出彈性力。此類壓力計(jì)有彈簧 管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)、膜式壓力計(jì)等。重力平衡方法：主要有活塞式和液柱式?；钊綁毫τ?jì)將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡硅 碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，測(cè)量精度高，測(cè)量范圍寬, 性能穩(wěn)定可靠，一般作為標(biāo)準(zhǔn)型壓力檢測(cè)儀表來(lái)校 驗(yàn)其他類型的測(cè)壓儀表。液柱式壓力計(jì)是根據(jù)

15、流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力 轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量的，最典型的是U型管壓 力計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且讀數(shù)直觀。機(jī)械力平衡方法：其原理是將被測(cè)壓力變換成一 個(gè)集中力，用外力與之平衡，通過測(cè)量平衡時(shí)的 外力來(lái)得到被測(cè)壓力。機(jī)械力平衡方法較多用于壓力或差壓變送器中， 精度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。物性平衡方法：基于在壓力作用下測(cè)壓元件的某些 物性發(fā)生變化的原理。如電氣式壓力計(jì)、振頻式壓力計(jì)、光纖壓力計(jì)、集 成式壓力計(jì)等。壓力傳感器是能夠檢測(cè)壓力并提供遠(yuǎn)傳信號(hào)的裝置。能夠滿 足自動(dòng)化系統(tǒng)集中檢測(cè)顯示和控制的要求。當(dāng)壓力傳 感器輸出的電信號(hào)進(jìn)一步變換成標(biāo)瘵統(tǒng)一信號(hào)時(shí)，又 將它稱為壓力變送器。應(yīng)變片式：壓電式：壓阻式：電容

16、式：集成式：應(yīng)變片式壓力傳感器應(yīng)變效應(yīng)(b)箔式應(yīng)變片引線壓電式壓力傳感器當(dāng)某些材料受到某一方向的壓力作用而發(fā)生變形時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn) 生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上就產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷； 當(dāng)壓力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài).這種現(xiàn)象稱為壓電效 應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料.壓電材料種類較多， 有石英晶體、人工制造的壓電陶瓷，還有高分子壓電薄膜等。1 絕緣體 2 壓電元件3 殼體4 膜片1低壓腔）2-髙壓腔' 3-硅杯）4引線）5硅膜片1低壓腔）2-髙壓腔' 3-硅杯）4引線）5硅膜片壓阻式壓力傳感器壓阻元件是指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成 的擴(kuò)散電阻。它是基于壓阻

17、效應(yīng)工作的，即當(dāng)它受壓時(shí)，其電 阻值隨電阻率的改變而變化。常用的壓阻元件有單晶硅膜片以 及在N型單晶硅膜片上擴(kuò)散P型雜質(zhì)的擴(kuò)散硅等，也是依附于彈 性元件而工作。（b）川膿片示憊罔1低壓腔）2-髙壓腔' 3-硅杯）4引線）5硅膜片電容式壓力傳感器其測(cè)量原理是將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測(cè)壓 膜片作為電容器的可動(dòng)極板，它與固定極板組成可變電容器。 當(dāng)被測(cè)壓力變化時(shí)，由于測(cè)壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了1, 4一隔離膜片；2. 3不銹鋼 基座；5玻璃絕緣層；6固 定電極；7 禪性膜片；8引線1 壓力名詞與定義1）壓力垂直而均勻地作用在單位面積上的力稱為樂力。 壓力可表示為p = F

18、/S（8-1）式中，p-壓力；F-垂直作用力；S-受力面積。2）絕對(duì)壓力以完全真空（絕對(duì)壓力零位）作參考點(diǎn)的 壓力稱為絕對(duì)壓力，用符號(hào)口表示。3）大氣壓力由地球表面大氣層空氣柱重力所產(chǎn)生的壓 力，稱為大氣壓力，用符號(hào)p（）表示。4) 表圧力以大氣壓力為參考點(diǎn)，大于或小于大氣壓力的壓 力稱為表壓力。T業(yè)上所用的壓力儀表指示值多數(shù)為表壓力。5) 差圧(力)任怠兩個(gè)相關(guān)壓力Z差稱為差壓(Ap)o正壓絕對(duì)壓力耳 _負(fù)壓E壓力”壓力B-大代壓力仏 (衣壓力孚位)絕對(duì)斥力3絕對(duì)壓力零位圖8舁壓力定義2.壓力的計(jì)量單位在國(guó)際單位制中，壓力的單位為牛頓/米S用符號(hào)N/m2表 示；壓力單位又稱為帕斯卡或簡(jiǎn)稱帕，

19、符號(hào)為Pao lPa= IN/m2o因帕單位太小，T程上常用千帕(kPa)或兆帕(MPa) 表示。我國(guó)已規(guī)定帕斯卡為壓力的法定計(jì)量單位。由于歷史發(fā)展的原因、單位制的不同以及使用場(chǎng)合的羞異， 壓力還有多種不同的單位。各種壓力單位間的換算關(guān)系列 于表81中。彈性元件在用力作川下會(huì)因發(fā)生彈性變形而形成彈性力, 當(dāng)彈性力與被測(cè)壓力相平衡時(shí)，其彈性變形的大小反映 了被測(cè)壓力的人小，因此可以通過測(cè)量彈性元件位移變 形的大小測(cè)出被測(cè)壓力。3物性測(cè)量法這種方法根據(jù)壓力作用于物體示所產(chǎn)生的各種物理效應(yīng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。根據(jù)測(cè)壓原理的不同，壓力檢測(cè)方法主要有以下幾類：1 重力平衡法這種方法是按照壓力的定義，通過直

20、接測(cè)帚單位面積上 所受力的大小來(lái)檢測(cè)壓力。如液柱式壓力計(jì)和活塞式壓 力計(jì)。2.彈性力平衡法彈性力平衡法利用彈性元件受壓力作用發(fā)生彈性變形而 產(chǎn)生的彈性力與被測(cè)壓力相平衡的原理來(lái)檢測(cè)壓力。21彈性壓力計(jì)彈性壓力計(jì)根據(jù)所用彈性元件的不同構(gòu)成了多種型式的彈性 壓力計(jì)，其基木組成如圖弘2所示。p38-2彈性壓力計(jì)組成樞圖821彈性壓力計(jì)1.彈性元件彈性壓力計(jì)的測(cè)壓性能主要取決于彈性元件的彈性特性，它 與彈性元件的材料、加工和熱處理質(zhì)量有關(guān)，同時(shí)還與環(huán)境 溫度有關(guān)。工業(yè)上常用的彈性元件結(jié)構(gòu)和測(cè)壓范圍如表&2所示。表&2彈性尤件的結(jié)構(gòu)和壓力測(cè)戢范圍彈窩符式波紋骨式勞性膜式單Ittl彈皺管波

21、紋特平薄除波紋腹撓性炭7TfQV£0lOGkPn01O5kPn0103kPa0-105 kPa0103kPnO-lO2kPa821彈性壓力計(jì)彈簧管又稱波登管（法國(guó)人波登發(fā)明），是一根彎成闘弧狀、 管截血為扁圓形的空心金屬管，H端封閉并處于自由狀態(tài), 另一端開口為固圧端,被測(cè)壓力由固沱端引入彈簧管內(nèi)腔。 特點(diǎn)：測(cè)最范圍大,可用于高、中、低壓或真空度的測(cè)最。波紋管是一端封閉的薄壁圓管，壁面是環(huán)狀波紋。被測(cè)壓力 從開口端引入，封閉端將產(chǎn)生位移。特點(diǎn)：位移柑對(duì)較大,乂敏度高,用于低壓或差壓測(cè)最。821彈性壓力計(jì)彈性膜片是外緣固定的片狀彈性元件，冇平膜片、波紋膜片和 撓性膜片兒種形式，其彈性特

22、性由中心位移與壓力的關(guān)系表示, 用于低壓、微壓測(cè)量。特點(diǎn)：平膜片位移很小，波紋膜片壓冇正弦、鉗齒或梯形等環(huán) 狀同心波紋，撓性膜片僅用作隔離膜片，需與測(cè)力彈費(fèi)配用。2 彈簧管壓力計(jì)彈簧管式爪力計(jì)妊T業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用很廣泛的一種測(cè)壓儀表， 以單圈彈簧管結(jié)構(gòu)應(yīng)用最多，其結(jié)構(gòu)如圖&3所示。821彈性壓力計(jì)38-3彈貰譽(yù)壓力汁結(jié)構(gòu)1 彈簧管：2康形齒輪：3拉桿：4底座：5中心齒輪：6游絲:7表盤：&指針：9接頭：10彈簧菅橫載匱：11調(diào)節(jié)開匚植特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,價(jià)格低廉，測(cè)壓范用寬,精度高。圖8/雙波紋背差示汁結(jié)構(gòu)圖85膜盒式壓力計(jì)3 波紋管壓力計(jì)圖弘4是一種采用雙波紋管測(cè)量壓差的雙

23、波紋管差壓計(jì)的結(jié)構(gòu) 示意圖。I 連接軸；2保護(hù)閥；3 阻尼環(huán);4推板;5扭力 管；6心軸；7量程彈簧;&平衡閥；9低壓波紋管:10-ffi+T；II 阻尼閥；12-中心基朋;13高壓波紋管；14 填充 液4.膜式壓力計(jì)膜式壓力計(jì)冇膜片壓力計(jì)和膜盒壓力計(jì)兩種。前者主要川于測(cè)量腐蝕性介質(zhì)或非凝固、非結(jié)晶的粘性介質(zhì)的壓力，麻者 常用于測(cè)量氣體微壓和負(fù)壓。原理：膜片四周固定，當(dāng)通 入壓力后，兩側(cè)血存在壓羞 時(shí)，膜片將向壓力低的一側(cè) 彎|11|,膜片中心產(chǎn)生一定的 位移，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指 針轉(zhuǎn)動(dòng)，指示出被測(cè)壓力。/5.彈性壓力計(jì)信號(hào)遠(yuǎn)傳方式彈性壓力計(jì)一般為冇讀式儀表，也可以將彈性元件的變形轉(zhuǎn)

24、換為電信號(hào)輸出，圖弘6給出了幾種彈性壓力計(jì)信號(hào)電遠(yuǎn)傳方 式原理。圖86(a)為電位器式。在彈簧管壓力計(jì)內(nèi)安裝滑線電位器， 滑動(dòng)觸點(diǎn)和電阻的任遼端Z間的電壓將取決于滑動(dòng)觸點(diǎn)位 置，即取決于被測(cè)壓力。特點(diǎn)：比較簡(jiǎn)單,冇很好的線性輸出,可靠性較羌。圖8%彈性壓力計(jì)信號(hào)電遠(yuǎn)傳方弍圖&6(b)為霍爾式。其轉(zhuǎn)換原理基于半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)。 IK力越大，兩面積差越大，則在霍爾元件垂氏于磁場(chǎng)和電流 方向的另兩側(cè)產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)也越大。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,乂敏度高,壽命長(zhǎng),對(duì)外部磁場(chǎng)敏感, 振性差。圖輕彈性壓力計(jì)信號(hào)電遠(yuǎn)傳方式圖8-6(0差動(dòng)變壓器式?？梢苿?dòng)的鐵芯與彈性元件的白由端 相連并處于差動(dòng)變爪器的線

25、圈中，被測(cè)壓力越大則鐵芯偏離越 多，輸出交流電壓越高，從而可測(cè)出壓力值。特點(diǎn)：性好、附加力小、位移范I韋I較大,處于中央位置時(shí)輸出 不為零。A實(shí)物圖膜式壓力表彈簧管壓刀計(jì)波紋管；5力表電測(cè)式壓力傳感器8.2.2電測(cè)試壓力計(jì)能夠測(cè)暈壓力并提供遠(yuǎn)傳電信號(hào)的裝置稱為壓力傳感器，如 果裝置內(nèi)部還設(shè)有適當(dāng)處理電路，能將將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成T 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如42()mA肓流電流)輸岀，則稱為壓力變送器。應(yīng)變式 電容式壓電式振頻式光電式光纖式 超聲式壓力傳感器1應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器是一種通過測(cè)址彈性元件因壓力的作用而 產(chǎn)生的M變來(lái)間接測(cè)帚壓力的傳感器，它由彈性元件、應(yīng)變 片及測(cè)量電路等組成。特點(diǎn):具

26、有精度高、體積小、重量輕、測(cè)量范偉I寬等優(yōu)點(diǎn), 同時(shí)抗振動(dòng)、抗沖擊性能良好。但應(yīng)變片阻值受溫度影響較 大,需要考慮溫度補(bǔ)償。1）應(yīng)變筒式壓力傳感器應(yīng)變筒式壓力傳感器結(jié)構(gòu)如圖*7所示.圖應(yīng)變簡(jiǎn)式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器當(dāng)應(yīng)變筒內(nèi)腔承受壓力時(shí)，薄壁筒表血的周向應(yīng)力最大，相 應(yīng)的周向應(yīng)變£為：(8-2)"(2-“)E(D2/d2-)式中，p-被測(cè)壓力；EW變筒材料的彈性模暈：p應(yīng)變 筒材料的泊松比；D_應(yīng)變筒外徑；d_應(yīng)變筒內(nèi)徑。優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變筒式爪力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,能進(jìn)行靜、 動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量，測(cè)量范I韋也比較寬。2)平膜式壓力傳感器應(yīng)變片實(shí)物圖平膜片式壓力傳感器結(jié)構(gòu)如圖88 所示。彈性元件上粘貼冇如圖& 9(a)所示的箔式組合丿皿變片。四個(gè) 應(yīng)變片組成如圖&9(b)所示的電橋, 輸岀相應(yīng)的電FR信號(hào)。圖&8半膜弍壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖&9窄式組合應(yīng)變片對(duì)于邊緣固定的平闘膜片，當(dāng)受壓力作用時(shí)