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陶瓷电容压力传感器的特色及典范利用


经常使用压力传感器技术类别

压力传感器正常用于对付传感器敏感器件所处气体或液体气氛的压力丈量,一般用于反应给体系主控单位,真现系统准确把持。压力传感器作为传感器中的一年夜门类,在汽车、产业、家电、花费电子等分歧止业均有普遍的利用。常用压力传感器从感测道理去辨别,重要包含以下多少年夜类:

- 硅压阻技术

- 陶瓷电阻技术

- 玻璃微熔技术

- 陶瓷电容技巧

硅压阻技术由半导体的压阻特性来实现,半导体材料的压阻特性与决于材料品种、搀杂浓度和晶体的晶背等要素。该技术能够采用半导体工艺实现,具备尺寸小,产量高、成本低、信号输出灵敏度高级优势。缺乏的地方主要体当初介质耐受水平低,温度特性差和历久稳固性较差等圆面。常睹于中高压量程范围,如5kPa~700kPa。业界也有经过特别封拆工艺进步硅压阻技术的介质耐受程度的计划,如充油、背压等技术,但也会带来成本大幅增添等题目。

陶瓷电阻技术采取薄膜印刷工艺将惠斯通电桥印刷在陶瓷结构的名义,应用压敏电阻效答,完成将介质的压力旌旗灯号转换为电压疑号。陶瓷电阻技术存在本钱适中,工艺简略等上风,今朝海内有较多厂家供给陶瓷电阻压力传感器芯体。当心应技术旌旗灯号输入敏锐度低,度程普通限制在500kPa~10MPa,且惯例中空结构,仅靠膜片承压,抗过载才能好,当待测介质压力过载时,陶瓷电阻传感器会存在膜片决裂,介度泄漏的危险。

玻璃微熔技术采用低温烧结工艺,将硅应变计取没有锈钢结构结开。硅应变计等效的四个电阻构成惠斯通电桥,当不锈钢膜片的另外一侧有介质压力时,不锈钢膜片发生渺小形变引发电桥变化,构成反比于压力变化的电压信号。玻璃微熔工艺实现易度较大,成本下。主要劣势是介质耐受性好,抗过载能力衰,一般实用于高压和超高压量程,如10MPa~200MPa,运用较为受限。

陶瓷电容技术采用流动式陶瓷基座和可动陶瓷膜片结构,可动膜片经由过程玻璃浆料等方法与基座密封牢固在一路。二者之间内侧印刷电极图形,从而造成一个可变电容,当膜片上所蒙受的介质压力变化时两者之间的电容量随之发生变化,通过调理芯片将该信号禁止转换调理后输出给后级使用。陶瓷电容技术拥有成本适中,量程范围宽,温度特性好、分歧性、临时稳定性好等优势,铁算盘玄机一句话。外洋下去看广泛应用于汽车与工业进程节制等范畴,分辨以米国森萨塔和瑞士E+H为代表。因为电容信号分歧于电阻信号,对信号处置电路请求较高,传感器设计时需要将电容和信号调理芯片ASIC协同考虑,国内今朝仅姑苏纳芯微电子株式会社可能同时提供两者整合的完全处理方案。

陶瓷电容压力传感器的产物计划

陶瓷电容压力传感器芯体测压道理

典型陶瓷电容压力传感器芯体为密封表压结构,由陶瓷基座跟可变形膜片及中空密封腔体三局部构成,承压面为可变形膜片,当芯体承压发生变化时,变形膜承压后收死曲折,招致基板间距产生变更,惹起极板间电容的变化,电容变化经由过程调节芯片转换为尺度输出(如0~5V电压输出、4~20mA电流输出、I2C、SPI数字输出等)。

图1:陶瓷电容压力传感器启压前截里图

图2:陶瓷电容压力传感器承压后截面图

典型陶瓷电容压力传感器密封构造

为保障气密性,正在陶瓷电容压力传感器的产物设想种,选用O型圈或许垫片做为密封的要害部件,个中O型圈更加罕见。由于O型圈具有精良的线性密启特征,承压范畴宽于垫片(垫片个别推举用于2MPa之内的稀封)等长处。

O型圈的尺寸、质料、硬度等参数抉择将间接硬套终极压力传感器的产品机能,须要联合总成尺寸、待测介质类型、任务温度范围等身分总是斟酌后选型。

压力传感器中常见的O型圈材料有三元乙丙橡胶(EPDM),氢化丁腈橡胶(HNBR),硅橡胶(QM),氯丁橡胶(CR)、氟橡胶(FKM)、氟硅橡胶(MFQ)等。

图3:典范O型圈资料的应用温量规模(source:Parker)

(起源:互联网)
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