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不同类型压力传感器的比较与溅射膜压力传感器的原理

发布时间:2018-8-1      发布人:泽天传感      点击:

压力敏感元件是压力传感器或者压力变送器的关键功能元件,压力传感器按其工作原理可分为结构型和物性型两个基本类型。结构型压力传感器包括:弹簧管式、电感式、电位器式和电容式。结构型传感器由于体积较大、抗振动性能差,在现代工业测量中已很少采用。物性型压力传感器包括:压阻式和应变式。压阻式传感器的工作原理是基于压力变化引起敏感电阻的电阻率发生改变,主要指半导体压力传感器。应变式传感器的工作原理是基于压力变化引起的敏感电阻的几何尺寸发生改变,主要包括粘贴式传感器、厚膜和薄膜传感器。表1为各种类型压力传感器的特点比较。

表1 各种类型压力传感器特性比较

 类 别 

型 式

优 点

缺 点



弹簧管式 制造简便,价格低廉。 特性差、可靠性低
电感式
电位器式 精度高、稳定性好。 体积大、价格高、环境适应性差
电容式



半导体压阻式 常温精度高、价格较低。 温度特性较差、不适应高振动、腐蚀等恶劣环境。
粘贴应变式 体积小、精度高、价格低。 不稳定、易老化。
厚膜应变式 体积小、精度低 易破碎、可靠性较差
纳米薄膜式 体积小、精度高、温度特性好、耐恶劣环境 工艺复杂、生产成本较高。

薄膜压力传感器被称为“第三代传感器”,自研发成功以来,在工业测量与航天、航空、地面,海上与水下等武器装备中,取代早期压力传感器,应用日益广泛。图1是纳米薄膜压力传感器的工作原理图。

纳米薄膜压力传感器原理

其中,采用离子束溅射与刻蚀技术在弹性膜片上制作组成惠斯登电桥的薄膜电阻,当流体压力P(包括P1和P2)作用在特殊材质的不锈钢弹性膜片上 ,使膜片产生变形 ,这种变形产生的应变使惠斯登电桥输出与压力大小成比例的电信号。对此信号处理后可以获得压力的大小,这就是纳米薄膜压力传感器的基本原理。另外,从物理上,压力传感器关键的基本物理原理归结为惠斯登电桥和电容式两类。

惠斯登电桥:配置于弹性膜片上的电桥电阻在压力作用下发生形变,有的被拉伸,有的则被压缩。电阻尺寸的变化引起电阻值的变化。因此电桥产生差动输出信号,其值正比于施加的压力。惠斯登电桥可由