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壓阻傳感器的原理及特點

發布時間: 2020-06-18 瀏覽個數: 144
任何的金屬和半導體都有壓阻效應,只是強弱不一樣而已,一般的壓阻傳感器最簡單的就是壓阻材料和接口電路,例如參雜的硅就有壓阻效應,根據拓撲結構可以有單橋,雙橋,全橋。壓阻壓力傳感器的工作原理是當外界壓力作用于器件時產生的應變使得材料的電阻率發生變化,進而使得外接接口電路測得的電壓發生變化,找到電壓與壓力的關系就可以用于測量壓力,下面就由小編講一下壓阻式壓力傳感器的原理和特點吧!

   壓力傳感器的種類繁多,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。但應用最為廣泛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。這種傳感器采用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上,制成硅壓阻芯片,并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內,引出電極引線,壓阻式壓力傳感器主要由固定在硅杯上的硅杯膜片和外殼組成。硅膜片的上下有低壓腔和高壓腔,高壓腔通入被測壓力,低壓腔與大氣相通,檢測表壓力。也可以分別通入高、低壓力,檢測差壓力。在被測壓力或差壓作用下,硅膜片產生應變,擴散電阻的阻值隨應變而變化。傳感器的外形結構因被測介質性質和測壓環境而有所不同。由硅杯膜片構成的壓力傳感器又稱為擴散硅壓力傳感器,而已經出現的集成壓阻式壓力傳感器(又稱固態壓力傳感器),采用大規模集成電路技術,將擴散電阻、檢測放大電路、溫度補儻電路乃至電源變換電路和微處理器集成在同一塊中晶硅膜片上,兼有信號檢測、處理(放大、運算、補償)、記憶功能,從而大大地提高了傳感器的穩定性和測量準確度。
壓力傳感器廣泛地應用于航天、航空、航海、石油化工、動力機械、生物醫學工程、氣象、地質、地震測量等各個領域。在航天和航空工業中壓力是一個關鍵參數,對靜態和動態壓力,局部壓力和整個壓力場的測量都要求很高的精度。壓阻式傳感器是用于這方面的較理想的傳感器。例如,用于測量直升飛機機翼的氣流壓力分布,測試發動機進氣口的動態畸變、葉柵的脈動壓力和機翼的抖動等,在飛機噴氣發動機中心壓力的測量中,使用專門設計的硅壓力傳感器,其工作溫度達500℃以上。在波音客機的大氣數據測量系統中采用了精度高達0.05%的配套硅壓力傳感器。在尺寸縮小的風洞模型試驗中,壓阻式傳感器能密集安裝在風洞進口處和發動機進氣管道模型中,壓阻式傳感器還有效地應用于爆炸壓力和沖擊波的測量、真空測量、監測和控制汽車發動機的性能以及諸如測量槍炮膛內壓力、發射沖擊波等兵器方面的測量。此外,在油井壓力測量、隨鉆測向和測位地下密封電纜故障點的檢測以及流量和液位測量等方面都廣泛應用壓阻式壓力傳感器,壓阻式壓力傳感器靈敏度高,它的靈敏系數比金屬應變片高50~100倍;頻率響應快,不僅能檢測靜態壓力,還能檢測動態壓力(最高可達10kHz);易于小型化和微型化,最小的傳感器可小至1.8mm,在生物學上可以測量血管內壓和顱內壓;測壓范圍很寬,可以低至10Pa的微壓(用于血壓測量)、高至60MPa的高壓;工作可靠,測量準確度可達±().2%-±0.02%,高準確度的產品可用于大型飛機大氣數據的壓力檢測或作為標準壓力計。目前已經廣泛應用于石油、化工、電氣等工業領域,是一種比較理想、發展迅速、正在逐漸成為市場主流的壓力傳感器。
 
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