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REXROTH HM20-23/400-C-K35-N壓力傳感器工作原理

閱讀:42          發(fā)布時(shí)間:2025-5-21

    REXROTH HM20-23/400-C-K35-N壓力傳感器基于半導(dǎo)體薄膜應(yīng)變技術(shù)與電橋信號轉(zhuǎn)換原理實(shí)現(xiàn)壓力測量,其核心工作原理可分為以下三個(gè)層級:

一、物理感知層:薄膜應(yīng)變效應(yīng)

傳感器采用不銹鋼薄膜測量單元,表面沉積高精度半導(dǎo)體應(yīng)變片。當(dāng)外部壓力作用于薄膜時(shí),薄膜產(chǎn)生微米級形變,導(dǎo)致應(yīng)變片電阻值發(fā)生規(guī)律性變化。這一過程遵循壓阻效應(yīng):

公式表達(dá):ΔR/R = K·ε

其中,ΔR為電阻變化量,R為原始電阻,K為壓阻系數(shù)(半導(dǎo)體材料典型值100-200),ε為薄膜應(yīng)變值。

技術(shù)優(yōu)勢:薄膜厚度僅0.1-0.2mm,響應(yīng)時(shí)間<1ms,可捕捉液壓系統(tǒng)中的瞬態(tài)壓力波動(dòng)。

二、信號轉(zhuǎn)換層:惠斯通電橋

四個(gè)應(yīng)變片組成全橋電路,將電阻變化轉(zhuǎn)化為電壓信號:

無壓力狀態(tài):電橋平衡,輸出電壓U?=0。

受壓狀態(tài):薄膜形變導(dǎo)致電橋失衡,輸出電壓U?與壓力P呈線性關(guān)系:

U? = (K·ε·U_ex)/4

其中,U_ex為激勵(lì)電壓(通常5-10VDC)。

溫度補(bǔ)償:內(nèi)置NTC熱敏電阻,通過零點(diǎn)溫度補(bǔ)償算法消除環(huán)境溫度對測量的影響,確保-40°C至85°C范圍內(nèi)精度衰減<0.1%。

三、輸出與校準(zhǔn)層:線性化處理

原始電壓信號經(jīng)放大電路與A/D轉(zhuǎn)換后,輸出兩種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號:

電流型(4-20mA):

抗電磁干擾能力強(qiáng),適用于長距離傳輸(如PLC控制回路)。

4mA對應(yīng)0bar,20mA對應(yīng)400bar,故障時(shí)電流歸零。

電壓型(0-10V):

分辨率更高,適合短距離精密控制(如伺服閥調(diào)節(jié))。

通過六點(diǎn)校準(zhǔn)法在工廠預(yù)置線性化曲線,非線性誤差<±0.5%。

四、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)

耐壓結(jié)構(gòu):

薄膜與焊接接點(diǎn)采用激光焊接工藝,耐壓能力達(dá)1.5倍額定值(600bar瞬時(shí)過載)。

內(nèi)部填充硅油,壓力傳遞無遲滯。

防護(hù)等級:

IP67防護(hù):外殼采用PBT+30%玻纖材料,耐鹽霧腐蝕,適應(yīng)船舶、露天設(shè)備等場景。

EMI屏蔽:四層鍍鎳屏蔽層,抑制10V/m以上電磁干擾。

五、典型應(yīng)用場景解析

以注塑機(jī)合模力控制為例:

傳感器監(jiān)測油缸壓力,輸出4-20mA信號至PLC。

PLC通過PID算法調(diào)整比例閥開度,將合模力控制在±0.5%誤差范圍內(nèi)。

在200°C熔膠溫度下,傳感器仍能保持0.3%的測量精度,確保制品飛邊率<0.1%。


REXROTH 壓力傳感器.png


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