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壓力傳感器在傳感器科學中重要性怎么樣?


壓力傳感器在傳感器科學中重要性怎么樣?
  傳感器技術是現代科學技術發展水平的標志之一,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,如擴散硅、電容式、硅藍寶石、陶瓷厚膜、金屬應變電式等類型,正廣泛應用于國民生產的各行業以及科學技術領域。下面就簡單介紹一些常用壓力傳感器的特點及其相互之間的差異。
 
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,采用硅-藍寶石作為半導體敏感元件,具有無與倫比的計量特征。
 
  藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成,不會發生滯后、疲勞和蠕變現象;藍寶石比硅要堅固,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,利用硅-藍寶石制造的半導體敏感元件,對溫度變化不敏感,即使高溫條件下,也有著很好的工作特性;藍寶石的抗輻射特性極強;另外,硅-藍寶石半導體敏感元件無P-N飄移,因此,從根本上簡化了制造工藝,提高了重復性,確保了高成品率。
 
  用硅-藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器,可在最惡劣的工作條件下正常工作,并且可靠性高,精度好,溫度誤差極小,性價比高。
 
擴散硅壓力傳感器
 
  擴散硅壓力傳感器的工作原理是:被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產生與介質壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發生變化,用電子線路檢測這一變化,并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。
 
陶瓷壓力傳感器
 
  抗腐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面、室膜片的表面,使膜片產生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個惠斯通電橋(閉橋),由于壓敏電阻的壓阻效應,使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性,與激勵電壓成正比的電壓信號,標準的信號根據壓力量程的不同標定為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,傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性,傳感器自帶溫度補償0℃~70℃,并可以和絕大多數介質直接接觸。
 
  陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和震動的材料。陶瓷的熱穩定性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達-40℃~135℃,而且具有測量的高精度、高穩定性。電器絕緣程度大于2KV,輸出信號強,長期穩定性好。高特性、低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發展方向,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散硅壓力傳感器。
  
  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分組成。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、均勻、質密,其厚度與有效半徑視設計量程而定。
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