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  • 详解陶瓷压阻式压力传感器

  • 2021-04-08 10:03 15
陶瓷压力传感器分类
陶瓷压力传感器的基材都是Al2O3陶瓷,根据实现的原理可以分为电容式压力传感器和压阻式压力传感器。
 
陶瓷电容式压力传感器
陶瓷基板与隔膜镀上金属作为电极使用。两种陶瓷部件通过玻璃密封连接在一起, 保持可控间隙,以便两个金属电极形成电容。如果施加压力,那么将改变基板与隔膜的间隙,从而改变传感元件的电容量,通过后续的处理电路形成压力相关信号输出。
 
由于陶瓷膜片边缘固定在陶瓷基座上,周边支撑,受力时中间形变大,边缘形变小,电容量产生非线性并使灵敏度降低。为了减少温度影响和边缘效应,设计时在陶瓷膜片上设置一圆形的单电极作为公共电极,陶瓷盖板上设置双电极并使面积相等,构成同轴环状的双电容传感器。中心为测量电容Cp, 边缘环形为参考电容Cr,Cr的外侧是固支边。后续的信号调理电路处理的是两电容的压差,利用方波激励信号把Cp和Cr的变化量分别转换为直流电压输出,通过两输出电压的差值信号来测量外加压力的大小。双电容结构大大减小了传感器系统的非线性误差,同时在环境温度变化时,由于两电容感受同一温度的变化,温度对它们产生的温度效应是一致的,这就抵消了温度变化带来的测量误差,实现温度自补偿的作用。
 
陶瓷压阻式压力传感器
压阻式压力传感器主要由瓷环、陶瓷膜片和陶瓷盖板三部分组成。陶瓷膜片作为感力弹性体,其上用厚膜工艺技术形成惠斯顿电桥作为传感器的电路,由于电阻的压阻(形变)效应,产生电压信号。
 
厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥(闭桥),当压力为零时,电桥处于平衡状态,输出端电压为零;当施加压力于电桥时,膜片产生形变导致电桥的四个电阻阻值发生变化,电桥处于不平衡状态,产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号。由于电阻的压阻(形变)效应,产生电压信号。标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定,传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性,传感器自带温度补偿0~70℃,并可以和绝大多数介质直接接触。
 
  
 
陶瓷压力传感器的应用

过程控制、环境控制、液压和气动设备、伺服阀门和传动、化学制品和化学工业及医用仪表等众多领域。热喷涂耐高温陶瓷涂层最能体现热喷涂技术特点,应用效果最突出,是影响最大的一个应用领域。


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