壓阻式壓力傳感器在自動(dòng)化技術(shù)中的使用

隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)設(shè)備中，除了液柱壓力表和彈性壓力表之外，目前還越來(lái)越廣泛地使用能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的壓力變送器和壓力傳感器。那么這些壓力變送器和壓力傳感器是如何將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的呢？不同的換算方法有什么特點(diǎn)？下面就以壓阻式壓力傳感器來(lái)給大家作簡(jiǎn)要說(shuō)明。

壓阻式壓力傳感器主要基于壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)用于描述材料在機(jī)械應(yīng)力下的電阻變化。與上述壓電效應(yīng)不同，壓阻效應(yīng)只產(chǎn)生阻抗變化，不產(chǎn)生電荷。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)金屬材料和半導(dǎo)體材料具有壓阻效應(yīng)。其中，半導(dǎo)體材料中的壓阻效應(yīng)遠(yuǎn)大于金屬中的壓阻效應(yīng)。由于硅是當(dāng)今主要的集成電路，硅壓阻元件的應(yīng)用變得非常有意義。電阻的變化不僅來(lái)自于與應(yīng)力相關(guān)的幾何變形，還來(lái)自于材料本身的應(yīng)力相關(guān)電阻，使得其度因子比金屬大幾百倍。N型硅的電阻變化主要是由于其三個(gè)導(dǎo)帶谷對(duì)的位移導(dǎo)致載流子在不同遷移率的導(dǎo)帶谷之間重新分布，進(jìn)一步改變了電子在不同流向的遷移率。其次，由于等效質(zhì)量的變化與導(dǎo)帶谷形狀的變化有關(guān)。在p型硅中，這一現(xiàn)象變得更加復(fù)雜，也導(dǎo)致了等效質(zhì)量和空穴轉(zhuǎn)換的變化。

壓阻式壓力傳感器通常通過(guò)導(dǎo)線連接到惠斯通電橋。平時(shí)敏感芯上沒(méi)有施加壓力，電橋處于平衡狀態(tài)(稱(chēng)為零位)。當(dāng)傳感器受壓后芯片電阻發(fā)生變化時(shí)，電橋就會(huì)失去平衡。如果給電橋加一個(gè)恒流或恒壓電源，電橋就會(huì)輸出一個(gè)與壓力相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，使傳感器的電阻變化通過(guò)電橋轉(zhuǎn)換成壓力信號(hào)并輸出。電橋檢測(cè)電阻值的變化，放大后通過(guò)電壓電流轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)。電流信號(hào)由非線性校正回路補(bǔ)償，產(chǎn)生輸入電壓線性對(duì)應(yīng)的4~20mA標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。

為了減少溫度變化對(duì)鐵芯電阻值的影響，提高測(cè)量精度，壓力傳感器采用溫度補(bǔ)償措施，使其零點(diǎn)漂移、靈敏度、線性度和穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)保持在較高水平。

深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司作為傳感器生產(chǎn)廠家，研發(fā)產(chǎn)品有微型傳感器、壓力變送器、控制顯示儀表及手持儀等千余款產(chǎn)品。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線、3C、新能源、機(jī)器人、機(jī)械制造、醫(yī)療、紡織、汽車(chē)、冶金以及交通等多個(gè)領(lǐng)域。

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