陶瓷壓力傳感器工作原理及應(yīng)用

陶瓷壓力傳感器工作原理及應(yīng)用：

耐蝕陶瓷壓力傳感器不需液體傳遞，壓力直接作用于陶瓷膜片的正面，使膜片產(chǎn)生微小變形，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片背面，連接成惠斯通電橋(閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生與壓力成正比的高線性、與激勵(lì)電壓成正比的電壓信號(hào)，根據(jù)壓力范圍的不同標(biāo)定為2.0/3.0/3.3mV/V等，可與應(yīng)變傳感器兼容。

陶瓷壓力傳感器采用激光標(biāo)定，具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性。感應(yīng)器自帶溫度補(bǔ)償0~70℃，能直接接觸大部分介質(zhì)。瓷質(zhì)壓力傳感器特性

高強(qiáng)度陶瓷敏感膜。

零，全量程激光校準(zhǔn)。

優(yōu)異的耐蝕性和耐磨性能。

耐沖擊，耐震動(dòng)。

準(zhǔn)確，穩(wěn)定，準(zhǔn)確。

使用溫度范圍廣。

小巧，易于包裝。

價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)性。

陶瓷壓力傳感器技術(shù)參數(shù)

供電電壓：5~30伏。

橋臂阻力：11k±20%

反應(yīng)范圍：100kPa~60Mpa。

反應(yīng)：1毫秒。

綜合誤差(包括：線性、重復(fù)性):0.2~0.4FS%

0輸出：0±0.2mV/V。

輸出功率完全：2.0~4.8mV/V。

氣溫特征(0~70℃):0.015%FS/℃。

穩(wěn)定：年FSO/年0.2%。

使用溫度：-40~135℃。

耐絕緣性：2kV。

陶瓷壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)有：

基座很厚很硬，因此在外力的作用下，可以認(rèn)為基座不變形；

表面覆蓋一層薄膜，其直徑與傳感器周圍的尺寸基本一致。

在這兩層之間，使用(紅色)玻璃在高溫下，兩層緊密結(jié)合。這樣，機(jī)械裝夾與空間裝填同時(shí)進(jìn)行。

受到壓力時(shí)，薄膜的自由部分會(huì)彎曲，紅色夾層由玻璃封住，不動(dòng)。

4個(gè)壓敏電阻可以感知薄膜的變形，共同組成惠斯通電橋。

隔膜的外徑比基座的外徑稍小一些，這會(huì)導(dǎo)致玻璃封裝過(guò)程中的不一致性，使感應(yīng)器封裝在外殼上不會(huì)有問(wèn)題。結(jié)構(gòu)陶瓷壓力傳感器。

該傳感器主要由陶瓷環(huán)、陶瓷膜、陶瓷蓋三部分組成。采用95%AL2O3陶瓷材料制成的陶瓷感應(yīng)性彈性體，要求平整、均勻、密封，其厚度及有效半徑取決于設(shè)計(jì)范圍。陶瓷環(huán)采用熱壓鑄法，經(jīng)高溫?zé)贫?。在陶瓷膜與瓷環(huán)之間采用高溫玻璃漿料，通過(guò)厚膜印刷和熱燒成工藝燒制在一起，形成四周固定支承的感應(yīng)杯彈性體，即圍繞陶瓷的固定支撐部分形成無(wú)蠕變的剛性結(jié)構(gòu)。厚膜技術(shù)用于陶瓷膜的上表面，即瓷杯底端，傳感電路。瓷帽下的圓形凹槽使得蓋板與膜之間有一定的間隙，可防止在過(guò)載時(shí)由于過(guò)度彎曲而破裂，形成對(duì)傳感器的過(guò)載保護(hù)。

陶瓷壓力傳感器的分類。

以Al2O3陶瓷為基材的陶瓷型壓力傳感器，按工作原理分為電容式壓力傳感器和壓力傳感器。

電容器式壓力傳感器。

用陶瓷襯底和隔膜鍍金屬作電極。控制間隙的控制使兩種金屬電極形成電容，兩種陶瓷零件通過(guò)玻璃密封連接。當(dāng)施加壓力時(shí)，基板與膜片間的間隙會(huì)改變，傳感元件的電容會(huì)發(fā)生變化，并由后續(xù)的處理電路輸出壓力相關(guān)信號(hào)。

因?yàn)樘沾赡て倪吘壒潭ㄔ谔沾苫車危芰r(shí)中間變形增大，邊緣變形減小，電容產(chǎn)生非線性，從而降低了靈敏度。為減小邊緣效應(yīng)和溫度效應(yīng)，在陶瓷膜片上設(shè)置圓形的單電極作為公共電極，并在陶瓷蓋板上設(shè)置雙電極，使其面積相等，形成同軸環(huán)形雙電容傳感器。測(cè)試中心為電容Cp，邊緣環(huán)為參考電容Cr,Cr的外側(cè)為固定支撐邊。后繼信號(hào)調(diào)節(jié)電路處理兩個(gè)電容的壓差，利用方波激勵(lì)信號(hào)，將Cp和Cr的變化量轉(zhuǎn)換為DC電壓輸出，通過(guò)兩個(gè)輸出電壓的差分信號(hào)來(lái)測(cè)量外加壓力。采用雙電容結(jié)構(gòu)可以減少傳感器系統(tǒng)的非線性誤差。與此同時(shí)，由于兩個(gè)電容能感受到相同溫度的變化，溫度對(duì)其產(chǎn)生的溫度效應(yīng)是一致的，抵消溫度變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)償。

瓷質(zhì)壓力傳感器

壓阻壓力傳感器主要由瓷環(huán)、陶瓷薄膜和陶瓷蓋三部分組成。作為感應(yīng)彈性體的陶瓷薄膜，利用厚膜技術(shù)形成惠斯頓橋作為傳感器的電路，由于電阻的壓阻效應(yīng)而產(chǎn)生電壓信號(hào)。

在陶瓷薄膜背面印制厚膜電阻，并連接成惠斯通電橋(閉橋)。高壓零時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)，輸出端電壓為零；當(dāng)施加在電橋上的壓力作用時(shí)，薄膜產(chǎn)生變形，導(dǎo)致電橋的四個(gè)電阻值發(fā)生變化，電橋處于不平衡狀態(tài)，產(chǎn)生與壓力成正比的高線性、與激勵(lì)電壓成正比的電壓信號(hào)。電阻器的壓阻效應(yīng)(變形)產(chǎn)生電壓信號(hào)。根據(jù)壓力范圍，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)標(biāo)定為2.0/3.0/3.3mV/V，與應(yīng)變傳感器兼容。經(jīng)激光標(biāo)定后，該傳感器溫度穩(wěn)定、時(shí)間穩(wěn)定，傳感器具有0~70℃的溫度補(bǔ)償，可直接與大部分介質(zhì)接觸。

深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)力值測(cè)量傳感器。有微型傳感器、拉壓力傳感器、軸銷傳感器、稱重傳感器、測(cè)力傳感器、位移傳感器、變送器/放大器、控制儀表、及手持儀等力控產(chǎn)品達(dá)千余種。

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