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REXROTH HM20-23/400-C-K35-N壓力傳感器工作原理
閱讀：22 發布時間：2025-5-21REXROTH HM20-23/400-C-K35-N壓力傳感器基于半導體薄膜應變技術與電橋信號轉換原理實現壓力測量，其核心工作原理可分為以下三個層級：
一、物理感知層：薄膜應變效應
傳感器采用不銹鋼薄膜測量單元，表面沉積高精度半導體應變片。當外部壓力作用于薄膜時，薄膜產生微米級形變，導致應變片電阻值發生規律性變化。這一過程遵循壓阻效應：
公式表達：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（半導體材料典型值100-200），ε為薄膜應變值。
技術優勢：薄膜厚度僅0.1-0.2mm，響應時間<1ms，可捕捉液壓系統中的瞬態壓力波動。
二、信號轉換層：惠斯通電橋
四個應變片組成全橋電路，將電阻變化轉化為電壓信號：
無壓力狀態：電橋平衡，輸出電壓U?=0。
受壓狀態：薄膜形變導致電橋失衡，輸出電壓U?與壓力P呈線性關系：
U? = (K·ε·U_ex)/4
其中，U_ex為激勵電壓（通常5-10VDC）。
溫度補償：內置NTC熱敏電阻，通過零點溫度補償算法消除環境溫度對測量的影響，確保-40°C至85°C范圍內精度衰減<0.1%。
三、輸出與校準層：線性化處理
原始電壓信號經放大電路與A/D轉換后，輸出兩種工業標準信號：
電流型（4-20mA）：
抗電磁干擾能力強，適用于長距離傳輸（如PLC控制回路）。
4mA對應0bar，20mA對應400bar，故障時電流歸零。
電壓型（0-10V）：
分辨率更高，適合短距離精密控制（如伺服閥調節）。
通過六點校準法在工廠預置線性化曲線，非線性誤差<±0.5%。
四、環境適應性設計
耐壓結構：
薄膜與焊接接點采用激光焊接工藝，耐壓能力達1.5倍額定值（600bar瞬時過載）。
內部填充硅油，壓力傳遞無遲滯。
防護等級：
IP67防護：外殼采用PBT+30%玻纖材料，耐鹽霧腐蝕，適應船舶、露天設備等場景。
EMI屏蔽：四層鍍鎳屏蔽層，抑制10V/m以上電磁干擾。
五、典型應用場景解析
以注塑機合模力控制為例：
傳感器監測油缸壓力，輸出4-20mA信號至PLC。
PLC通過PID算法調整比例閥開度，將合模力控制在±0.5%誤差范圍內。
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%。
