詳解陶瓷壓阻式壓力傳感器
2021-04-08 10:03:01閱讀量：1288
陶瓷壓力傳感器分類
陶瓷壓力傳感器的基材都是Al2O3陶瓷，根據(jù)實現(xiàn)的原理可以分為電容式壓力傳感器和壓阻式壓力傳感器。
陶瓷電容式壓力傳感器
陶瓷基板與隔膜鍍上金屬作為電極使用。兩種陶瓷部件通過玻璃密封連接在一起， 保持可控間隙，以便兩個金屬電極形成電容。如果施加壓力，那么將改變基板與隔膜的間隙，從而改變傳感元件的電容量，通過后續(xù)的處理電路形成壓力相關信號輸出。
由于陶瓷膜片邊緣固定在陶瓷基座上，周邊支撐，受力時中間形變大，邊緣形變小，電容量產(chǎn)生非線性并使靈敏度降低。為了減少溫度影響和邊緣效應，設計時在陶瓷膜片上設置一圓形的單電極作為公共電極，陶瓷蓋板上設置雙電極并使面積相等，構(gòu)成同軸環(huán)狀的雙電容傳感器。中心為測量電容Cp， 邊緣環(huán)形為參考電容Cr，Cr的外側(cè)是固支邊。后續(xù)的信號調(diào)理電路處理的是兩電容的壓差，利用方波激勵信號把Cp和Cr的變化量分別轉(zhuǎn)換為直流電壓輸出，通過兩輸出電壓的差值信號來測量外加壓力的大小。雙電容結(jié)構(gòu)大大減小了傳感器系統(tǒng)的非線性誤差，同時在環(huán)境溫度變化時，由于兩電容感受同一溫度的變化，溫度對它們產(chǎn)生的溫度效應是一致的，這就抵消了溫度變化帶來的測量誤差，實現(xiàn)溫度自補償?shù)淖饔谩?/span>
陶瓷壓阻式壓力傳感器
壓阻式壓力傳感器主要由瓷環(huán)、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，其上用厚膜工藝技術(shù)形成惠斯頓電橋作為傳感器的電路，由于電阻的壓阻（形變）效應，產(chǎn)生電壓信號。
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），當壓力為零時，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出端電壓為零；當施加壓力于電橋時，膜片產(chǎn)生形變導致電橋的四個電阻阻值發(fā)生變化，電橋處于不平衡狀態(tài)，產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號。由于電阻的壓阻（形變）效應，產(chǎn)生電壓信號。標準的信號根據(jù)壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V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(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。
陶瓷壓力傳感器的應用
陶瓷壓力傳感器的基材都是Al2O3陶瓷，根據(jù)實現(xiàn)的原理可以分為電容式壓力傳感器和壓阻式壓力傳感器。
陶瓷電容式壓力傳感器
陶瓷基板與隔膜鍍上金屬作為電極使用。兩種陶瓷部件通過玻璃密封連接在一起， 保持可控間隙，以便兩個金屬電極形成電容。如果施加壓力，那么將改變基板與隔膜的間隙，從而改變傳感元件的電容量，通過后續(xù)的處理電路形成壓力相關信號輸出。
由于陶瓷膜片邊緣固定在陶瓷基座上，周邊支撐，受力時中間形變大，邊緣形變小，電容量產(chǎn)生非線性并使靈敏度降低。為了減少溫度影響和邊緣效應，設計時在陶瓷膜片上設置一圓形的單電極作為公共電極，陶瓷蓋板上設置雙電極并使面積相等，構(gòu)成同軸環(huán)狀的雙電容傳感器。中心為測量電容Cp， 邊緣環(huán)形為參考電容Cr，Cr的外側(cè)是固支邊。后續(xù)的信號調(diào)理電路處理的是兩電容的壓差，利用方波激勵信號把Cp和Cr的變化量分別轉(zhuǎn)換為直流電壓輸出，通過兩輸出電壓的差值信號來測量外加壓力的大小。雙電容結(jié)構(gòu)大大減小了傳感器系統(tǒng)的非線性誤差，同時在環(huán)境溫度變化時，由于兩電容感受同一溫度的變化，溫度對它們產(chǎn)生的溫度效應是一致的，這就抵消了溫度變化帶來的測量誤差，實現(xiàn)溫度自補償?shù)淖饔谩?/span>
陶瓷壓阻式壓力傳感器
壓阻式壓力傳感器主要由瓷環(huán)、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，其上用厚膜工藝技術(shù)形成惠斯頓電橋作為傳感器的電路，由于電阻的壓阻（形變）效應，產(chǎn)生電壓信號。
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），當壓力為零時，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出端電壓為零；當施加壓力于電橋時，膜片產(chǎn)生形變導致電橋的四個電阻阻值發(fā)生變化，電橋處于不平衡狀態(tài)，產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號。由于電阻的壓阻（形變）效應，產(chǎn)生電壓信號。標準的信號根據(jù)壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V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(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。
陶瓷壓力傳感器的應用
過程控制、環(huán)境控制、液壓和氣動設備、伺服閥門和傳動、化學制品和化學工業(yè)及醫(yī)用儀表等眾多領域。熱噴涂耐高溫陶瓷涂層最能體現(xiàn)熱噴涂技術(shù)特點，應用效果最突出，是影響最大的一個應用領域。
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