傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的象征,和壓力傳感器技術(shù)的一個重要分支,傳感器技術(shù)。目前,各種類型的壓力傳感器,如擴(kuò)散硅,硅電容,藍(lán)寶石,陶瓷厚膜,金屬應(yīng)變式等類型,廣泛應(yīng)用于國民生產(chǎn)的工業(yè)和科技領(lǐng)域。下面簡要介紹一些常用的壓力傳感器的特點(diǎn)和相互之間的差異。
藍(lán)寶石壓力傳感器
藍(lán)寶石壓力傳感器采用電阻應(yīng)變式工作原理,使用藍(lán)寶石上硅作為半導(dǎo)體敏感元件,具有不可比擬的數(shù)量特征。
藍(lán)寶石單晶絕緣體元素組成,不滯,疲勞和蠕變現(xiàn)象;藍(lán)寶石比硅強(qiáng),硬度高,不變形;和藍(lán)寶石具有很好的靈活性和絕緣,因此,使用藍(lán)寶石上硅制造半導(dǎo)體敏感元件,對溫度變化不敏感,即使在高溫條件下,它有一個非常好的工作特性;藍(lán)寶石輻射特征強(qiáng);此外,藍(lán)寶石上硅半導(dǎo)體敏感元件沒有pn漂移,因此,從根本上簡化了生產(chǎn)工藝,提高重復(fù)性,確保高產(chǎn)量。
藍(lán)寶石上硅半導(dǎo)體敏感元件制造壓力傳感器及變送器,在惡劣的工作條件下工作,可靠性高,精度好,溫度誤差小,性能價格比高。
擴(kuò)散硅壓力傳感器
擴(kuò)散硅壓力傳感器的工作原理是:被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器膜片(不銹鋼或陶瓷),隔膜和介質(zhì)壓力成正比的位移,使傳感器的電阻值的變化,用電子線路檢測這種變化,并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這個標(biāo)準(zhǔn)壓力測量信號。
陶瓷壓力傳感器
耐腐蝕陶瓷壓力傳感器,沒有轉(zhuǎn)移的液體,壓力直接作用于前表面的陶瓷膜,膜表面,使膜片產(chǎn)生微小變形,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接在惠斯通電橋(封閉),由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng),使橋梁產(chǎn)生壓力的高度成正比的線性,和勵磁電壓成正比的電壓信號,信號的標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同的校準(zhǔn)for2,3,3.3mv壓力范圍,可兼容和應(yīng)變傳感器。用激光校準(zhǔn),該傳感器具有高溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性,傳感器溫度compensation0丙~70℃,且絕大部分介質(zhì)直接接觸。壓力傳感器的應(yīng)用
陶瓷是一種*的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和震動的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40℃~135℃,而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電器絕緣程度大于2KV,輸出信號強(qiáng),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他類型傳感器的趨勢,在中國越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。
陶瓷厚膜力敏之元件結(jié)構(gòu)優(yōu)勢互補(bǔ)
厚膜壓力傳感器的擴(kuò)散硅壓力傳感器,壓力傳感器之后的又一重大技術(shù)創(chuàng)新,而力敏感的元素是目前國內(nèi)外*與數(shù)字信號輸出的傳感元件,所以陶瓷厚膜技術(shù)及力敏與元素在zui簡單的電路的巧妙結(jié)合,可以出現(xiàn)一種高性能的傳感器,成本低。具體來說,陶瓷厚膜技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
陶瓷彈性體具有優(yōu)良的性能,光滑,均勻,致密材料的范圍是嚴(yán)格依照虎克定律,沒有塑性變形。
厚薄膜電阻(包括高溫線)與陶瓷膜剛性燒結(jié)在一起,無需使用膠水粘貼。剛性結(jié)構(gòu)蠕變小,漂移小,靜態(tài)穩(wěn)定性,動態(tài)性能。
厚厚的彈性體結(jié)構(gòu)簡單,易于制備。它與擴(kuò)散硅壓力傳感器不需要相比,半導(dǎo)體技術(shù)形成的擴(kuò)散阻力的彈性膜片,大大減少生產(chǎn)線的前期投資和處理成本。
陶瓷厚膜電阻液體或氣體介質(zhì)的腐蝕,不通過不銹鋼膜片和硅油轉(zhuǎn)換和隔離,封裝結(jié)構(gòu)簡化,進(jìn)一步降低了成本。
工作成寬。范圍取決于有效半徑和膜厚比,只要微壓力不小于下,原則上更高的范圍也容易實(shí)現(xiàn)。
在工作溫度范圍寬,達(dá)-40℃到實(shí)踐中。
陶瓷厚膜力數(shù)字傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計
陶瓷厚膜力數(shù)字傳感器主要由陶瓷環(huán),陶瓷膜和陶瓷蓋板三部分組成。陶瓷膜作為測力彈性體,使用95% al2o3porcelain和精加工,要求光滑,均勻,致密,厚度和有效半徑的設(shè)計范圍。
瓷環(huán)采用熱壓鑄高溫成型。陶瓷膜和陶瓷環(huán)之間的高溫玻璃糊,由厚膜印刷,熱燒結(jié)技術(shù)發(fā)射在一起,形成一個周邊固支的力傳感杯狀彈性體,即在陶瓷的夾緊部分形成無蠕變剛性結(jié)構(gòu)。在陶瓷膜表面,即杯底,厚膜技術(shù)使傳感器電路。陶瓷蓋板下部圓形槽,蓋板和隔膜之間形成一定的間隙,通過限制可以防止膜超負(fù)荷由于過度彎曲斷裂,形成在傳感器過載保護(hù)。