HYDAC賀德克傳感器原理及應用

HYDAC賀德克傳感器原理及應用,HYDAC賀德克傳感器原理及應用

醫(yī)用壓力傳感器

適用范圍

　　用于對人體有創(chuàng)血壓如動脈壓、中心靜脈壓、肺動脈壓、左冠狀動脈壓多種壓力進行監(jiān)測，直接獲得血壓這一生理參數(shù)，為臨床對疾病的診斷、治療和預后估計提供客觀依據(jù)。

結構規(guī)格

　　選用醫(yī)用級聚碳酸脂、聚氯乙烯作為傳感器主體及測壓連接管的材料。

　　包裝規(guī)格為CH-DPT-248、CH-DPT-248Ⅱ、CH-DPT-248Ⅲ。

安裝程序

　　1） 連接壓力傳感器系統(tǒng)前打開監(jiān)護儀 

　　2） 采用消毒措施打開包裝，確認所有的接口安全密封以及三通閥等輔件工作狀態(tài)良好。

　　注意：連接接頭時，不要擰得太緊。

3） 旋塞閥的所有通口都應蓋有孔的保護帽，直到傳感器系統(tǒng)內(nèi)注滿肝素生理鹽水溶液和排盡氣泡后，才更換成無孔的保護帽。

　　4） 把壓力傳感器連接到監(jiān)護儀上，按照監(jiān)護儀說明把監(jiān)護儀調(diào)零 

　　注意：a）如無法調(diào)零，請更換傳感器重新調(diào)零；如果調(diào)零不成功，請檢查電纜連線、監(jiān)護儀等是否正常。b）在安裝DPT-248Ⅱ、CH-DPT-248Ⅲ傳感器時，要用顏色編碼來鑒別血壓類型：紅色---動脈壓；藍色---中心靜脈壓；黃色---肺動脈壓；綠色---左冠狀動脈壓；白色---其他。

　　5） 用肝素生理鹽水沖洗管路，并排盡管路中的空氣。

　　注意：管路不得有氣泡殘留。

　　6） 待所有管路中填充肝素生理鹽水后，將傳感器系統(tǒng)連接到人體。

藥液填充

　　1） 遵照醫(yī)師說明，在一個密閉的輸液袋中準備肝素生理鹽水（通常是0.9%的生理鹽水加一定體積的水成肝磷脂）。

　　2） 打開已消毒好的傳感器包，核實所有的接頭均是安全的且所有的三通閥旋紐均是在所期望的位置。 

　　3） 將輸液器插頭插入輸液袋中，打開流量調(diào)節(jié)器（滾動止流夾），輕輕擠壓輸液袋，同時擠壓傳感器沖洗閥，直到將所有空氣都排出輸液器及所有管路。

　　4） 關閉流量調(diào)節(jié)器（滾動止流夾），將輸液器放入壓力護套中并懸掛在距離病人約2英尺高的掛桿上。

　　注意：此時不要給輸液袋加壓。

　　5） 仔細檢查系統(tǒng)中所有充入液體的部分，確認所有的氣泡均已被排出。

　　6） 將輸液袋加壓到300mmHg，如果仍有氣泡殘留在系統(tǒng)中，擠壓沖洗閥除去系統(tǒng)中所有的空氣。

　　7） 將系統(tǒng)中三通閥的所有未使用的通道上的保護帽全部換成無孔保護帽。

　　8） 將傳感器系統(tǒng)連接到病人身上，再次沖洗系統(tǒng)以便除去管路中的血液。

　　為避免沖洗時氣泡或管路中的血液凝血回到患者，要確保管路中沖入液體并且允許少量血液通過導管回流的現(xiàn)象。

調(diào)零校準

　　1） 建議將壓力傳感器及其三通閥置于腋中線水平，這個三通是用來通氣和傳感器調(diào)零的。

　　2） 核準三通閥上的保護帽為有孔的，將傳感器與監(jiān)護儀連接起來，并按照監(jiān)護儀說明，將傳感器在大氣條件下調(diào)零。

　　3） 監(jiān)護儀調(diào)零后，關閉三通閥與空氣連通口，并蓋上無孔保護帽。

4） 用方波檢測系統(tǒng)的動力反應。動力反應測試應在沖洗管路、排盡氣泡并與患者相連接調(diào)零和校準等一系列操作后實施。

　　注意：系統(tǒng)需要大約一分鐘的平衡過程，然后施行小滴量檢查沖洗閥是否良好，用肉眼觀察是否有泄露。安裝30分鐘后要定期檢查，確保輸液袋壓力正常、流量正常并無泄露。因任何小的泄露可能導致監(jiān)護儀讀數(shù)錯誤。

　　5）系統(tǒng)調(diào)零校準正常后，按需要進行動態(tài)監(jiān)測。

使用禁忌

　　對已知出血性疾病者應特別注意。

　　連續(xù)使用不得超過7天。

編輯本段

工業(yè)壓力傳感器

實際應用　

力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應用的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。^[1]

　　在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用zui多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D 轉換和CPU ）顯示或執(zhí)行機構。

　　醫(yī)學常用的壓力參數(shù)有：血壓、顱內(nèi)壓、眼內(nèi)壓、腸內(nèi)壓、肺泡壓等，其中zui常規(guī)的測量內(nèi)容是血壓（Blood Pressure ,BP）。醫(yī)學上測量的血壓有動脈壓、靜脈壓和心內(nèi)壓（包括心室壓、心房壓）等，每種壓力信號又包括：收縮壓、舒張壓、平均壓。

　　血管內(nèi)的血液在血管壁單位面積上垂直作用的力，稱為血壓。當人的心臟收縮時，動脈內(nèi)的壓力zui高，此時內(nèi)壁的壓力稱為收縮壓，亦稱高壓；心室舒張時，主動脈壓下降，在心舒末期動脈血壓的zui低值稱為舒張壓，也稱為低壓。血壓的測量，就是采用某種方法檢測和記錄血壓的收縮壓、舒張壓等數(shù)e 以及測量血壓的動態(tài)變化。血壓的數(shù)值一艙表示為壓力與大氣壓之差。血壓測量的壓力范圍為 0 ～ 300mmHg。皿壓測量的頻串范圍通常為 0 ～20Hz。在常規(guī)的臨床檢查中，常常采用人工方式，使用由氣袖、壓力計和聽診5B等部分組成肋脈K 計，間接測量人體的收縮壓和舒張壓。與此同時在心血管功能檢查、病人監(jiān)護、生理實驗、以及體格檢查中，廣泛使用帶有各種血壓傳感器的電血壓計，盡管這種儀器十分的準確，技術十分成熟，但是仍存在諸如攜帶不方便，讀數(shù)困難，患者基本不能自測等弊病。德國的赫曼腕式血壓計，通過大規(guī)模集成電路，通過往腕帶中充氣加壓，再通過傳感器使得壓力信號轉化成為電信號，這樣不僅大大縮小了總體積，還配上一個脈搏傳感器，就可以在測量血壓的同時完成測量心跳，單位換算等諸多功能，十分方便，為患者自行診斷提供了可能。

電阻應變片的工作原理

　　金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示：

　　式中：ρ——金屬導體的電阻率（Ω。cm2/m ）

　　S ——導體的截面積（cm2 ）

　　L ——導體的長度（m ）

　　我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發(fā)生變化，

從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度

　　增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增

　　加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得

　　應變金屬絲的應變情

陶瓷壓力傳感器原理及應用

　　抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作

用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據(jù)壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償0 ～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質直接接觸。

　　陶瓷是一種*的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達-40 ～135 ℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。

擴散硅壓力傳感器原理及應用

　　工作原理被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與

介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。 

　　原理圖

藍寶石壓力傳感器原理與應用

　　利用應變電阻式工作原理，采用硅- 藍寶石作為半導體敏感元件，具有的計特性。

　　藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC 以內(nèi)），因此，利用硅- 藍寶石制造的半導體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性*；另外，硅- 藍寶石半導體敏感元件，無p-n 漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。

　　用硅- 藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在zui惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比高。

　　表壓壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質外延性應變靈敏電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅- 藍寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會發(fā)生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。

　　傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉換為統(tǒng)一的電信號輸出（0-5 ，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉換為應變片形變，從而達到壓力測量的目的。

壓電壓力傳感器原理與應用

　　壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質*消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以石英逐

　　現(xiàn)在壓電效應也應用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT 、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

　　壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應力。

　　壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。

　　壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫(yī)學測量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應用就非常廣泛。

結構

　　金屬電阻應變片的內(nèi)部結構

　　如圖1 所示，是電阻應變片的結構示意圖，它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電

阻的取值范圍應注意：阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調(diào)零電路過于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。

原則

　　現(xiàn)代傳感器在原理與結構上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。

　　1、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型

　　要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。

　　在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。

　　2、靈敏度的選擇

　　通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的廠擾信號。

　　傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

　　3、頻率響應特性

　　傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。

　　傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。

　　在動態(tài)測量中，應根據(jù)信號的特點（穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等）響應特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。

　　4、線性范圍

　　傳感器的線

形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

　　但實際上，任何傳感器都不能保證的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。

　　5、穩(wěn)定性

　　傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應能力。

　　在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。

　　傳感器的穩(wěn)定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。

　　在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。

　　6、精度

　　精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。

　　如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。

　　對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求。

市場

　　咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場報告顯示，2008年傳感器市場容量為506億美元，預計2010年傳感器市場可達600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長zui快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布zui大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長zui快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。

　　一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模zui大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電系統(tǒng)）傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復合年增長率預計會超過25%。

　　目前，的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關專家指出，傳感器領域的主要技術將在現(xiàn)有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與*的擴大。HYDAC賀德克壓力繼電器,德國賀德克溫度傳感器,HYADC壓力傳感器

溫度傳感器價格 , 發(fā)表于2010-08-11 11:50
溫度值可由測得的電阻值直接求出
　　溫度傳感器 型號:CY21-H
　　一、溫度測量方法
　　根據(jù)溫度傳感器的使用方式，通常分為接觸法與非接觸法兩類
　?。ˋ） 接觸法
　　由熱平衡原理

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