压缩空气在工程中有多种用途。空气压力传感器可以测量和控制这些重要的压力水平。
测量大气压力或大气压是另一部分中涉及的另一主题。本节仅针对故意将气压升高到正常大气压以上的应用。
有压力的空气的一个非常简单的例子就是足球中压缩的空气,没有它,球就不会反弹。在轮胎中,压缩空气兼具刚性和缓冲性。在充气船中,它会形成坚固但轻便的浮力结构。
上述任何一项的理想功能都取决于达到并保持正确的气压水平,因此需要气压传感器。
手动泵将很费力地为较小的物品充气,而对于大型充气机,您自然会选择压缩空气系统的力量。
自从1800年代中期以来,使用电动压缩机或发动机驱动的压缩机从大气中处理的压缩空气已在工业中使用,其作用远不止足球运动。
潜水员可使用压缩空气罐在水下呼吸,消防员可在烟雾弥漫的建筑物中生存,医务人员可使用压缩空气罐确保患者肺部通风。
但是,压缩空气存储和传递能量的能力是其大多数工业应用的原因。想想功能强大的气动工具,空气制动器,空气辅助喷漆以及加热,通风和空调(HVAC)系统。这些只是压缩空气的功能和多功能性的几个例子。
在以上每个示例中,都有理想的运,该气压传感器将监控该气压。了解气压还可以使您间接测量其他变量,例如空气流速。至关重要的是,对于任何装有压缩空气的设备,都必须有一个安全气压水平,超过此压力将很危险。
例如,考虑压缩空气在工业轮胎中存储的能量。如果轮胎充气到爆破点以上,您可以想象突然释放所有能量时爆炸的结果。因此,气压传感器作为控制和开关系统的一部分至关重要。
在诸如气动钻之类的工具中,压缩空气传递高水平能量的能力非常明显,甚至可以用来驱动车辆。处理此类电源时,安全性显然是一个关键问题。
对于火车和重型货车,通常以其已知的效率和可靠性来指定空气制动器。为了维持其故障安全性能,必须监控压力水平。
对于诸如许多牙医现在使用的气动工具之类的设备,需要集中,受控,准确的功率水平。气压是影响整体精度和性能的可测量标准之一。
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为患者提供呼吸帮助的系统需要类似的可靠气流。在洁净室中,保持很小但非常特定的正压对于防止脏空气至关重要。
从喷砂生锈的金属板(左)和肮脏的石头建筑到轻轻地清除小空间中的灰尘,压缩空气一直在我们周围移动。在每种情况下,气压传感器都有助于确保最佳气压,流量和效果。
为了更详细地了解气压传感器的功能,让我们仔细研究一下它们在空调系统中的使用。
对于公共建筑和工厂,存在建议的空气流速。如果压力(进而流量)下降到理想水平以下,则气压传感器将记录该变化,可以进行调整或调查原因。
差压空气压力传感器专门用于监视过滤器前后的压力。这样,它们可以指示何时需要更换脏过滤器。
传感器还有助于避免因不必要的系统高压而浪费能源。在保持最佳压力范围内的同时,小幅降低可导致大量节电。
根据系统的需求,通常会在以下类型的传感器(以不同方式测量压力)之间进行选择:
在最简单的气压计中,压缩空气与气压计上的指针之间存在直接的机械连接。常见的机制包括布尔登管和活塞。压力越高,指针移动得越远。
为了获得更高的准确性和控制力,您应该查看气压传感器,该传感器会将压力的影响转换为成比例的电信号。这种类型的压力传感器往往被称为压力传感器。
已经使用了许多不同的技术和操作原理来实现精确的压力测量,每种技术都有自己的优点和缺点。气压传感器领域中使用的三种最常见方法的摘要如下。

电阻式气压传感器的代表图
与要测量压力的空气接触的隔膜会随着压力的增加而变形(请参见上图)。附着在膜片非接触表面上的应变仪也会发生类似的变形。压阻效应(其中应变仪材料的电阻在变形时发生变化)会转换为电信号。
![]() 电容式气压传感器的横截面 |
在这种方法中,两个电容板之间的间隙很小。一个是固定的,而另一个与空气接触的则充当柔性膜片(见右图)。气压升高会使隔膜变形,从而使间隙变窄并减小电容。电容的变化被转换成电信号。
在此,利用电感原理将膜片的变形转换为铁磁芯的线性运动。铁芯的运动会引起感应电流的变化,该感应电流是由另一个次级拾波线圈上的交流电线圈产生的。该变化又被转换成电信号。
没有两个应用程序是完全一样的。您必须评估清单上的气压传感器满足您的需求的能力,并做出最佳(即使不是完美的)选择。以下是要考虑的一些标准:
有机会,您将在电阻式和电容式空气压力传感器之间进行广泛选择。
其中,电阻式(或应变计)是最常用的类别。它在过压保护,有效分辨率和面对振动,冲击和动态变化压力的回弹力方面具有优势。
但是,在选择电阻式气压传感器时,应注意不同的材料选择。这些在温度,湿度和传感器输出方面的稳定性有所不同。
电容式空气压力传感器还可以很好地应对超压,并且比在低压下使用的应变仪要好。他们在磁滞,线性,稳定性,可重复性和静压测量方面得分很高。
另一方面,它们更大并且制造成本更高。它们还会受到电容板之间间隙中的微粒和湿度的不利影响。