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各种重要的压力传感器
浏览: 发布日期:2020-05-31
各种重要的压力传感器 传感器技术是现代科学技术发展水平的标志之一,压力传感器技术是传感器技术的一个重要分支。目前,各种类型的压力传感器,如扩散硅、电容、硅蓝宝石、陶瓷厚膜、金属应变变压器等类型,正广泛应用于国民生产的各个行业和科学技术领域。下面简要介绍一些常用压力传感器的特点及其区别。蓝宝石压力传感器蓝宝石压力传感器采用应变电阻原理,采用硅蓝宝石作为半导体敏感元件,具有无与伦比的测量特性。蓝宝石由单晶绝缘体元素组成,不会导致迟滞、疲劳和蠕变。蓝宝石比硅更坚硬,硬度更高,不怕变形。此外,蓝宝石具有非常好的弹性和绝缘性。因此,由硅-蓝宝石制成的半导体敏感元件对温度变化不敏感,并且即使在高温条件下也具有良好的工作特性。蓝宝石具有极强的抗辐射能力。此外,硅蓝宝石半导体敏感元件没有P-N漂移,从根本上简化了制造工艺,提高了可重复性,保证了高成品率。采用硅蓝宝石半导体敏感元件和变送器制作的压力传感器能够在最恶劣的工作条件下正常工作,可靠性高,精度好,温度误差极小,性价比高。扩散硅压力传感器扩散硅压力传感器的工作原理是被测介质的压力直接作用在传感器的膜片(不锈钢或陶瓷)上,使膜片产生与介质压力成比例的微位移,使传感器的电阻值发生变化,用电子电路检测变化,并转换输出与压力相对应的标准测量信号。陶瓷压力传感器耐腐蚀陶瓷压力传感器没有液体传输,压力直接作用在陶瓷隔膜的前表面和腔室隔膜的表面,导致隔膜轻微变形。厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,并连接形成惠斯通电桥(闭合电桥)。由于压敏电阻的压阻效应,电桥产生与压力成正比、与激励电压成正比的高线性电压信号。标准信号被校准为2.0、3.0、3.3毫伏等。根据与应变传感器兼容的不同的压力范围来选择。通过激光校准,该传感器具有较高的温度稳定性和时间稳定性。该传感器具有0℃ ~ 70℃的温度补偿功能,可直接与大多数介质接触。陶瓷是公认的高弹性、耐腐蚀、耐磨、耐冲击和耐振动的材料。陶瓷的热稳定性和厚膜电阻可使其工作温度范围高达-40℃ ~ 135℃,测量精度和稳定性高。电器绝缘度大于2KV,输出信号强,长期稳定性好。高性能、低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向。在欧洲和美国,有一种趋势是取代其他类型的传感器。中国越来越多的用户使用陶瓷传感器来代替扩散硅压力传感器。陶瓷厚膜结构和力敏Z元件厚膜压力传感器的优势互补,是继扩散硅压力传感器之后压力传感器的又一重大技术创新。力敏Z元件是目前国内外唯一一种具有数字信号输出的敏感元件。因此,将陶瓷厚膜技术与最简单的力敏Z元件电路巧妙结合,可以生产出性能优良、成本低廉的新型传感器。具体而言,陶瓷厚膜工艺具有以下优点:陶瓷弹性体性能优异,光滑、均匀、致密的材料在一定程度范围内严格遵循胡克定律,无塑性变形。厚膜电阻(包括高温导线)可以与陶瓷弹性膜一起牢固烧结,无需粘合剂。刚性结构蠕变小,漂移小,静态性能稳定,动态性能好。厚膜弹性体结构简单,易于制备。与扩散硅压力传感器相比,它不需要半导体平面工艺来形成扩散电阻弹性膜片,大大降低了生产线的前期投资和工艺成本。陶瓷厚膜结构抗液体或气体介质的腐蚀,不需要通过不锈钢薄膜和硅油进行转化和隔离,简化了封装结构,进一步降低了成本。工作范围广。测量范围取决于有效半径与隔膜厚度的比值。只要微压不小于1KPA,原则上也容易实现较高的测量范围。工作温度范围宽,可达-40℃ ~ 120℃。陶瓷厚膜力数字传感器的结构设计陶瓷厚膜力数字传感器主要由陶瓷环、陶瓷膜片和陶瓷盖板组成。陶瓷膜片作为一种力敏弹性体,由95%的氧化铝陶瓷经过精细加工而成。它要求平整、均匀、密实。其厚度和有效半径取决于设计范围。瓷环是通过高温热压铸成型的。高温玻璃浆料用于陶瓷隔膜和陶瓷环之间,通过厚膜印刷和热烧制技术一起烧制,形成在外围具有固定支撑的力敏杯形弹性体,即在陶瓷外围的固定支撑处应形成无蠕变的刚性结构。在陶瓷膜的上表面,即陶瓷杯的底部,传感器电路由厚膜技术制成。陶瓷盖板下部的圆形凹槽在盖板和膜片之间形成一定的间隙,通过限位可以防止膜片过载时因过度弯曲而开裂,从而形成对传感器的过载保护。


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