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您了解传感器行业的元老器件压力传感器吗?

时间:2020-12-04 点击次数:

传感技术是现代科技的重要标志之一。传感器的种类也很多,从1883年世界上第一个传感器的发明,到今天已经有数千种了。压力传感器是传感器中应用最广泛的一类传感器,在工业生产中得到广泛应用。

永利集团5454手机版为您先容传感器行业的元老-压力传感器(图1)

01:先容压力传感器。

在信息社会中,人们需要使用传感器来检测大量非电力信息,如压力、流量等,以促进社会生产力的向前发展。压力传感器是实现从简单指示测量到高可靠、高精度航空航天等特殊情况和环境压力监测控制的关键部件,对压力传感器的使用起着决定性的作用。

PressureTransducer是一种设备或装置,它由感压元件和信号处理单元组成,它们能够感知压力信号,并能按某些规则将压力信号转换为可用的输出电子信号。

常规压力传感器主要采用机械结构型器件,弹性元件采用形变显示压力,但这种结构尺寸大,质量重,且不能提供电输出,因此被广泛应用于工业领域。伴随着半导体技术的发展,半导体压力传感器出现了,它具有体积小,质量轻,精度高,温度特性好等特点。随着MEMS技术的发展,半导体传感器也朝着微型化方向发展,并且功耗低,可靠性高。

随著科学技术的发展,对压力传感器的要求也在不断地变化,压力传感器也在顺势而为,目前压力传感器的研究领域非常广泛,几乎渗透到各行各业,其应用前景非常广阔。

02:压敏元件的种类和原理。

有多种类型的压力传感器,按不同的分类标准可分为多种类型。下面是最常用的五种压力传感器:

压阻式力敏元件。

电阻式应变片是压阻应变传感器的重要组成部分。电阻性应变片的工作原理是:基材吸附应变电阻后,随机械变形而产生的阻值变化,称为电阻性应变效应。

压阻式压力传感器一般都是通过导线与惠斯登电桥连接的。正常情况下,灵敏芯体不受外压作用,电桥处于平衡状态(称为零位),当芯片电阻在压力作用下改变时,电桥将失去平衡。如果在电桥上加一个恒定电流或电压电源,电桥就会输出相应于压力的电压信号,通过电桥将传感器的电阻变化转换为压力信号输出。在对电阻值进行检测时,电桥检测到电阻值的变化,经放大后,再经过电压电流的转换,将电流信号转换为相应的电流信号,通过非线性校正环的补偿,即产生与输入电压成线性对应的输出信号。

陶瓷压力式传感器;

基于压阻效应,压力直接作用于陶瓷膜片的正面,使膜片产生微小的形变,在陶瓷膜片背面印上厚膜电阻,并连接成惠斯通电桥,由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生高度线性的,与压力成比例的,与激励电压成比例的,也是电压信号,标准信号可根据压力范围的不同,定标为2.0/3.0/3.3mV/v,等等,可与应变式传感器兼容。

扩散硅式压力传感器。

本实用新型是将具有隔离层的硅压阻式压力敏感元件封装在不锈钢壳体内制成。能够把感觉到的液体或气体压力转化为标准的电信号输出。

散硅式压力传感器也是以压阻效应为基础的,利用压阻效应原理,被测介质的压力直接作用于传感器的膜片(不锈钢或陶瓷),使膜片产生微位移,与介质压力成正比,从而改变传感器的电阻值,利用电路板来检测这种变化,并转换输出相应于该压力的标准测量信号。适用于供排水、热力、石油、化工、冶金等行业的工业过程中的现场检测与控制。

蓝宝石式压力传感器。

采用应变电阻式工作原理,以硅-蓝宝石为半导体敏感元件,其测量性能无人能及。所以,用硅-蓝宝石制成的半导体敏感元件,即使在高温条件下,对温度变化不敏感,仍具有很好的工作性能;蓝宝石的抗辐射性能极强;此外,硅-蓝宝石没有p-n漂移的半导体敏感元件。

五是压电式压力传感器。

其感光元件采用压电材料制成。压电传感器的主要工作原理是压电效应,那么压电效应又是什么呢?其压电效应可分为正向和反向两种。正压电效应可以说明为:当某一电介质在某一方向受外力的作用而变形时,其内部会产生极化,同时其两个相对表面会产生正负相反的电荷。在外力被去除后,它将再次回到不带电状态。反压电效应的说明是:当作用力的方向改变时,电荷的极性也会改变。反之,当电场作用于电介质的极化方向时,这些电介质也将发生变形,去除电场后,电介质的变形也将消失。

压电式压力传感器就是在压电材料受到外力作用时,表面形成电荷,通过电荷放大器、测量电路放大和变换阻抗后,将其转换成电能输出,与外力的大小成正比。由此可以知道,只有在外力的作用下,压电压力传感器才能正常工作,因此也只能用于动态测量。

03:压敏元件产业链组成。

传感技术创业链大致可以分为研发→设计→制造→封装→测试→应用等步骤。上游材料主要包括敏感元件、变换器等电子元件,下游产品主要包括电子通讯、航空、汽车、自动控制、家用电器等领域。让大家看一个图表:

04:概述。

作为传感领域的元老,压力传感器在应用市场十分广泛,并积累了相对完善的技术经验。压力表只是传感器中的一种,随着万物互联技术的不断发展,压力表行业在未来的应用场景中有很大的想象空间。

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