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傳感器技術是現代科學技術發展水平的標誌之一,而壓力傳感器技術是傳感器技術的重要分支。目前各種類型的壓力傳感器,如擴散矽、電容式、矽藍寶石、陶瓷厚膜、金(jin)屬(shu)應(ying)變(bian)電(dian)式(shi)等(deng)類(lei)型(xing),正(zheng)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)國(guo)民(min)出(chu)產(chan)的(de)各(ge)行(xing)業(ye)以(yi)及(ji)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)。下(xia)麵(mian)就(jiu)簡(jian)樸(pu)先(xian)容(rong)一(yi)些(xie)常(chang)用(yong)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)特(te)點(dian)及(ji)其(qi)相(xiang)互(hu)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)異(yi)。
1、藍寶石壓力傳感器:藍寶石壓力傳感器利用應變電阻式工作原理,采用矽-藍寶石作為半導體敏感元件,具有無與倫比的計量特征。
藍寶石係由單晶體絕緣體元素組成,不會發生滯後、疲憊和蠕變現象;藍寶石比矽要堅固,硬度更高、不怕形變;而且藍寶石有著非常好的彈性和絕緣性,因此,利用矽-藍寶石製造的半導體敏感元件,對溫度變化不敏感,即使高溫前提下,也有著很好的工作特性;藍寶石的抗輻射特性極強;另外,矽-藍寶石半導體敏感元件無P-N飄移,因此,從根本上簡化了製造工藝,進步了重複性,確保了高成品率。
用矽-藍(lan)寶(bao)石(shi)半(ban)導(dao)體(ti)敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)製(zhi)造(zao)的(de)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)變(bian)送(song)器(qi),可(ke)在(zai)最(zui)惡(e)劣(lie)的(de)工(gong)作(zuo)前(qian)提(ti)下(xia)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo),並(bing)且(qie)可(ke)靠(kao)性(xing)高(gao),精(jing)度(du)好(hao),溫(wen)度(du)誤(wu)差(cha)極(ji)小(xiao),性(xing)價(jia)比(bi)高(gao)。
2、擴散矽壓力傳感器:擴散矽壓力傳感器的工作原理是:被測介質的壓力直接作用於傳感器的膜片上(不鏽鋼或陶瓷),使shi膜mo片pian產chan生sheng與yu介jie質zhi壓ya力li成cheng正zheng比bi的de微wei位wei移yi,使shi傳chuan感gan器qi的de電dian阻zu值zhi發fa生sheng變bian化hua,用yong電dian子zi線xian路lu檢jian測ce這zhe一yi變bian化hua,並bing轉zhuan換huan輸shu出chu一yi個ge對dui應ying於yu這zhe一yi壓ya力li的de尺chi度du丈zhang量liang信xin號hao。
3、陶瓷壓力傳感器:抗侵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麵、室膜片的表麵,使膜片產生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背麵,連接成一個惠斯通電橋(閉橋),因(yin)為(wei)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)的(de)壓(ya)阻(zu)效(xiao)應(ying),使(shi)電(dian)橋(qiao)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)與(yu)壓(ya)力(li)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)高(gao)度(du)線(xian)性(xing),與(yu)激(ji)勵(li)電(dian)壓(ya)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao),尺(chi)度(du)的(de)信(xin)號(hao)根(gen)據(ju)壓(ya)氣(qi)力(li)程(cheng)的(de)不(bu)同(tong)標(biao)定(ding)為(wei)2.0、3.0、3.3MV等,可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定,傳感用具有很高的溫度不亂性和時間不亂性,傳感器自帶溫度補償0℃~70℃,並可以和絕大多數介質直接接觸。
陶瓷是一種公認的高彈性、抗侵蝕、抗磨損、抗衝擊和震驚的材料。陶瓷的熱不亂性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度範圍高達-40℃~135℃,而且具有丈量的高精度、高不亂性。電器絕緣程度大於2KV,輸出信號強,長期不亂性好。高特性、dijiagedetaocichuanganqijiangshiyalichuanganqidefazhanfangxiang,zaioumeiguojiayouquanmiantihuanqitaleixingchuanganqidequshi,zaizhongguoyuelaiyueduodeyonghushiyongtaocichuanganqitihuankuosanguiyalichuanganqi。
陶瓷厚膜結構與力敏Z-元件的上風互補
厚膜壓力傳感器是繼擴散矽壓力傳感器之後壓力傳感器的又一次重大的技術立異,而力敏Z-元件是目前海內外獨一具有數字信號輸出的敏感元件,因此陶瓷厚膜工藝與力敏Z-元件的最簡樸電路的巧妙結合,可以泛起一種機能優異、本錢低廉的新型傳感器。詳細來說,陶瓷厚膜工藝有下述長處:
陶瓷彈性體機能優良,平整、平均、質密的材料在程度範圍內都嚴格遵循虎克定律,無塑性變形。
厚膜電阻(包括高溫導線)能與陶瓷彈性膜片牢固地燒結在一起,不需用膠進行粘貼。這種剛性結構蠕變小,漂移小,靜態機能不亂,動態機能好。
厚hou膜mo彈dan性xing體ti結jie構gou簡jian樸pu,易yi於yu製zhi備bei。它ta與yu擴kuo散san矽gui壓ya力li傳chuan感gan器qi比bi擬ni,不bu需xu半ban導dao體ti平ping麵mian工gong藝yi來lai形xing成cheng擴kuo散san電dian阻zu彈dan性xing膜mo片pian,大da幅fu度du減jian小xiao了le出chu產chan線xian的de前qian期qi投tou入ru和he工gong藝yi加jia工gong本ben錢qian。
陶瓷厚膜結構耐液體或氣體介質的侵蝕,不需通過不鏽鋼膜片和矽油的轉換與隔離,封裝結構簡化,進一步降低本錢。
工作量程寬。量程決定於膜片的有效半徑與厚度之比,隻要微壓力不小於1KPA,原則上較高的量程也易於實現。
工作溫度範圍寬,可達-40℃~120℃。
陶瓷厚膜力數字傳感器的結構設計
陶瓷厚膜力數字傳感器主要由瓷環、陶瓷膜片和陶瓷蓋板三部門組成。陶瓷膜片作為感力彈性體,采用95%的AL2O3瓷精加工而成,要求平整、平均、質密,其厚度與有效半徑視設計量程而定。
瓷環采用熱壓鑄工藝高溫燒製成型。陶瓷膜片與瓷環之間采用高溫玻璃漿料,通過厚膜印刷、reshaochengjishushaozhizaiyiqi,xingchengzhoubianguzhideganlibeizhuangdanxingti,jizaitaocidezhoubianguzhibumenyingxingchengwurubiandegangxingjiegou。zaitaocimopianshangbiaomian,jicibeidibu,yonghoumogongyijishuzuochengchuanganqidedianlu。taocigaibanxiabudeyuanxingaocaoshigaibanyumopianzhijianxingchengyidingjianxi,tongguoxianweikefangzhimopianguozaishiyinguoduwanquerpolie,xingchengduichuanganqidekangguozaibaohu。
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