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2025-09-29
波登管、膜片和波纹管压力传感器的应用分析
【摘要】：波登管、膜片和波纹管都是可偏转的压力传感器，包括以下几个基本组成部分：主要部分。波登管是一种弯曲的中空金属管，管子的一端敞开，位置被固定，而另一端被密封，位置可以移动。波登管的材料通常是铜、铁或不锈钢。需要测量压力的流体通过敞开的一端流入波登管。此时波登管伸直，密封端产生的位移与所受压力大小呈比例关系。当向其发出压力时，膜片被迫向外扩展，移动距离的大小和待测压力的大小呈正比关系。
波登管、膜片和波纹管都是可偏转的压力传感器，包括以下几个基本组成部分：
（1）主要部分。将测量到的压力信号转换为与之呈比例关系的位移信号。
（2）中间部分。将位移的改变转换为电信号的变化。
（3）发送器。将变化的电信号转换成指示器、控制器和计算机可以使用的信号。
波登管是一种弯曲的中空金属管，管子的一端敞开，位置被固定，而另一端被密封，位置可以移动。这种管子可以有多种形状，例如，图4-15（a）中像大写字母C的形状，还有螺旋形或麻花形。波登管的材料通常是铜、铁或不锈钢。需要测量压力的流体通过敞开的一端流入波登管。此时波登管伸直，密封端产生的位移与所受压力大小呈比例关系。压力的测量范围可近似达到10 000psi。而中间部分通过管子的位移变化改变电阻阻值的大小或改变电位计中电桥上的电压，以此驱动齿轮、压力计的指针或电位计。(https://www.chuimin.cn)
膜片是一种灵活膜，有橡胶材料和金属材料两种，前者用于测量低压，而后者用来测量高压（高压测量是指对300psi以上压力的测量）。膜片的结构见图4-15（b）。膜片通常镶嵌在一个圆筒中，它的两边都留有一定的空间。其中一面暴露于空气中，而另一面与待测的压力源相连。当向其发出压力时，膜片被迫向外扩展，移动距离的大小和待测压力的大小呈正比关系。中间部分可以通过位移的变化改变电阻阻值的大小，以此驱动电位计或提供一个压力限制开关来驱动机械。
如图4-15（c）所示，波纹管具有密封的圆筒形金属薄壁褶皱壳体，上面布满与手风琴褶皱一样的横向波纹。当压力作用于波纹管时，褶皱打开，管子沿长度方向伸长，使下端产生与压力成正比关系的位移变化。这种传感器用于测量30psi以下的低压信号。中间部分可以通过位移的变化来改变电阻阻值的大小，以此驱动电位计的滑动触点，或改变线性可变差动变压器（LVDT）的电感来驱动变压器的活动铁芯。
图4-15 可偏转压力传感器
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