從廣義上講，壓力傳感器可分為三類(lèi)：壓阻壓力傳感器、電容壓力傳感器和壓電壓力傳感器，下面，介紹壓阻壓力傳感器的工作原理及性能。
壓力傳感器的壓力敏感元件為壓阻元件，其工作原理為壓阻效應(yīng)。所稱(chēng)壓阻元件，實(shí)際上是指由集成電路工藝在半導(dǎo)體材料基板上制造的擴(kuò)散電阻，當(dāng)它受到外力作用時(shí)，會(huì)因電阻率的變化而改變阻值。在正常情況下，擴(kuò)散電阻需要依賴(lài)于彈性元件，通常使用單晶硅薄膜。
壓阻片采用周邊固定硅片結(jié)構(gòu)，封裝于外殼內(nèi)。一個(gè)圓形單晶硅膜片上，有四個(gè)擴(kuò)散電阻，其中兩片位于受壓應(yīng)力區(qū)，另兩片位于受拉應(yīng)力區(qū)，構(gòu)成全橋測(cè)量電路。硅膜由圓形硅杯固定，兩側(cè)有兩個(gè)壓腔，一個(gè)與測(cè)量的壓力相連接的高壓腔，另一個(gè)是低壓腔，接參考?jí)毫?，通常與壓氣層相通。在壓差作用下，膜片產(chǎn)生變形，從而改變兩對(duì)電阻的阻值，使電橋失去平衡，其輸出電壓反映膜片兩側(cè)壓差的大小。
MEMS技術(shù)硅壓阻式智能傳感器。
利用惠斯頓檢測(cè)電橋，利用MEMS技術(shù)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，利用應(yīng)變?cè)?，使單晶硅片成為集?yīng)力敏感和力電敏感于一體的敏感元件。
硅片受外力作用時(shí)，硅應(yīng)變電橋的橋臂電阻會(huì)發(fā)生變化，通常采用惠斯頓電橋的檢測(cè)方式。在圖3中可以看到。
它的輸出電壓表示為：
V="VBΔR/R(R1=R2,R3=R4,P=P=R2,P=R4)
由于電阻的變化與應(yīng)力P有直接的關(guān)系。
伏特=SPVB±伏特。
其中：Vo是輸出電壓，mV;S是靈敏度，mV/V/Pa;P是外力或應(yīng)力，Pa;P是橋壓，V,V;P是零輸出電壓，mV。
單片機(jī)芯片只能作為檢測(cè)單元的一部分，不能獨(dú)立完成信號(hào)轉(zhuǎn)換，因此必須有特殊的封裝，使其具有壓力檢測(cè)功能。用PYREX玻璃將硅晶片和密封環(huán)連接起來(lái)。由于PYREX玻璃環(huán)作為硅片的力學(xué)固定支撐彈性敏感元件，并使硅片絕緣于封裝，PYREX玻璃環(huán)上的孔恰好成為傳感器的基準(zhǔn)壓腔和電極引線腔。在金屬螺紋基座上形成進(jìn)氣腔后，這種包裝技術(shù)能承受至少15MPa的壓力，如果經(jīng)過(guò)特殊處理，還能承受100MPa的壓力。
技術(shù)性能分析
MEMS智能硅壓阻傳感器的靜態(tài)特性測(cè)試結(jié)果表明，其技術(shù)指標(biāo)如下：
再現(xiàn)性小于±0.2%滿(mǎn)負(fù)荷。
滯后小于0.1%的滿(mǎn)量程。
線性小于±0.1%的滿(mǎn)量程
敏感性為0.02V/千帕。
這個(gè)感應(yīng)器有100毫秒的分辨率。
這個(gè)感應(yīng)器的超載能力達(dá)到200%
與HZ-PRC-802型等常規(guī)壓阻式壓力傳感器相比：
計(jì)量準(zhǔn)確度為0.5%(包括線性、重復(fù)性、滯后指標(biāo))
敏感性是±0.02%FS/℃。
瞬間超負(fù)荷是兩倍滿(mǎn)量程。
智能化硅壓阻式傳感器具有穩(wěn)定、靈敏度高、溫度范圍寬、封裝尺寸小、質(zhì)量好等特點(diǎn)。
- 深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度測(cè)力傳感器廠家。主要產(chǎn)品有微型壓式傳感器、拉壓式柱式傳感器、螺桿拉壓式傳感器、S型拉壓力傳感器、軸銷(xiāo)傳感器、稱(chēng)重測(cè)力傳感器、多維力傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、壓力變送器、液壓傳感器、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達(dá)千余種，并已獲得多項(xiàng)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
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