傳感器產品技術-壓阻式壓力傳感器解析

原創文章 發布人:yong yang 發布時間:2021-03-25 12:22

在傳感器行業中,力、溫度、流量是應用最為廣泛的幾種傳感器。在當今快節奏的人類社會里,因科學及工程技術的高速發展,在不同的行業技術應用中對經典物理量的監測相比以往都出現了更高的頻次和不同維度的應用需求。

在本文中,通過對壓阻式壓力傳感器技術、應用、產品的解析,就一些相關原理與概念做一個分享。

壓力傳感器

在測量上所稱“壓力”就是物理學中的“壓強”,反應物質狀態的一個重要參數。在壓力測量中,有表壓、絕壓(絕對壓力)、負壓、真空度之分。在工業中所用的壓力指示值大多為表壓,即絕對壓力和大氣壓力的差值,所以絕壓就是表壓和大氣壓的和。若測量壓力低于大氣壓,則稱為負壓或真空度。

測量壓力的傳感器在工作原理上分為壓阻式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、壓磁式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、霍爾式壓力計等。

壓阻式壓力傳感器

半導體應變片式傳感器在實際應用中被稱為壓阻式壓力傳感器,壓阻式壓力傳感器在早期利用半導體應變片粘貼在彈性體上制成。上世紀70年代后期,研制出了周邊固定的力敏電阻和硅膜一體化的擴散型壓阻式壓力傳感器,克服了粘貼帶來的滯后、蠕變及固有頻率較低和集成化困難的缺點,且把應變電阻條和誤差補償、信號調理等電路集成在一塊硅片上。

壓阻式壓力傳感器的主要特點是結構尺寸小、重量輕、易集成,擁有超高的靈敏度和分辨率,適合對微小壓力進行檢測。但由于它采用半導體硅材料制成,對溫度敏感,如不采用溫度補償,溫度誤差會很大。

壓阻式壓力傳感器應用

由于壓阻式壓力傳感器具備一系列優點,在航天、航海、石油化工、醫療設備、氣象、軍事裝備中都得到了廣泛應用。

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2020年新冠病毒在全球蔓延,全球市場對呼吸機、制氧機、血壓計等醫療設備的需求呈井噴式爆發,其中壓阻式壓力傳感器就是呼吸機中的關鍵部件。在家用型呼吸機、醫療型呼吸機、高精度血壓計等應用中,壓阻式壓力傳感器一度出現了供不應求、甚至斷貨的情況。

壓力范圍

0~10kPa的壓力量程屬于一個比較小的壓力測量范圍,在實際應用中,量程范圍的選擇要比所用的量程稍大即可。此量程的產品適合大商業終端、消費電子、健康醫療類的應用。

工作溫度

一般工業應用與集成電路系統的要求在-40℃~80℃之間,兩款產品達到了-40℃~125℃的工作溫度范圍,能夠滿足大多數應用。

零點輸出

在工作電壓的激勵下,理論上傳感器空載時輸出應為零,但實際上傳感器空載時輸出時是不穩定的,這就出現了一個偏差范圍,此范圍越小越好。兩款產品零點輸出控制的范圍都很優異,能夠提供相對好的可靠性和穩定性。

精確度

這里的精確度指的是非線性誤差,非線性是指由空載荷的輸出值和額定載荷時輸出值所決定的直線和增加負荷的實測曲線之間最大偏差對于額定輸出值的百分比。非線性單位為%FS,非線性誤差=量程×非線性。兩款產品的最大誤差在±5%,在實際的應用中,通常會在±5%以內,這個精度對于消費和商用是能夠完全滿足的。

過載壓力

過載壓力分為兩種,一種為安全過載,安全過載是指在此載荷內不會對壓力傳感器造成破壞性損壞,但不能長期過載。另外一種為極限過載,是指壓力傳感器的極限臨界負荷,超過極限即意味著傳感器將會損壞。


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