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陶瓷压力传感器工作原理及应用

时间:2021-08-11 点击次数:

陶瓷压力传感器工作原理及应用:

耐蚀陶瓷压力传感器不需液体传递,压力直接作用于陶瓷膜片的正面,使膜片产生微小变形,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片背面,连接成惠斯通电桥(闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生与压力成正比的高线性、与激励电压成正比的电压信号,根据压力范围的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等,可与应变传感器兼容。


陶瓷压力传感器工作原理及应用(图1)

陶瓷压力传感器采用激光标定,具有很高的温度稳定性和时间稳定性。感应器自带温度补偿0~70℃,能直接接触大部分介质。瓷质压力传感器特性

高强度陶瓷敏感膜。

零,全量程激光校准。

优异的耐蚀性和耐磨性能。

耐冲击,耐震动。

准确,稳定,准确。

使用温度范围广。

小巧,易于包装。

价格具有竞争性。

陶瓷压力传感器技术参数

供电电压:5~30伏。

桥臂阻力:11k±20%

反应范围:100kPa~60Mpa。

反应:1毫秒。

综合误差(包括:线性、重复性):0.2~0.4FS%

0输出:0±0.2mV/V。

输出功率完全:2.0~4.8mV/V。

气温特征(0~70℃):0.015%FS/℃。

稳定:年FSO/年0.2%。

使用温度:-40~135℃。

耐绝缘性:2kV。

陶瓷压力传感器的基本结构有:

基座很厚很硬,因此在外力的作用下,可以认为基座不变形;

表面覆盖一层薄膜,其直径与传感器周围的尺寸基本一致。

在这两层之间,使用(红色)玻璃在高温下,两层紧密结合。这样,机械装夹与空间装填同时进行。

受到压力时,薄膜的自由部分会弯曲,红色夹层由玻璃封住,不动。

4个压敏电阻可以感知薄膜的变形,共同组成惠斯通电桥。

隔膜的外径比基座的外径稍小一些,这会导致玻璃封装过程中的不一致性,使感应器封装在外壳上不会有问题。结构陶瓷压力传感器。

该传感器主要由陶瓷环、陶瓷膜、陶瓷盖三部分组成。采用95%AL2O3陶瓷材料制成的陶瓷感应性弹性体,要求平整、均匀、密封,其厚度及有效半径取决于设计范围。陶瓷环采用热压铸法,经高温烧制而成。在陶瓷膜与瓷环之间采用高温玻璃浆料,通过厚膜印刷和热烧成工艺烧制在一起,形成四周固定支承的感应杯弹性体,即围绕陶瓷的固定支撑部分形成无蠕变的刚性结构。厚膜技术用于陶瓷膜的上表面,即瓷杯底端,传感电路。瓷帽下的圆形凹槽使得盖板与膜之间有一定的间隙,可防止在过载时由于过度弯曲而破裂,形成对传感器的过载保护。

陶瓷压力传感器的分类。

以Al2O3陶瓷为基材的陶瓷型压力传感器,按工作原理分为电容式压力传感器和压力传感器。

电容器式压力传感器。

用陶瓷衬底和隔膜镀金属作电极。控制间隙的控制使两种金属电极形成电容,两种陶瓷零件通过玻璃密封连接。当施加压力时,基板与膜片间的间隙会改变,传感元件的电容会发生变化,并由后续的处理电路输出压力相关信号。

因为陶瓷膜片的边缘固定在陶瓷基座周围支撑,受力时中间变形增大,边缘变形减小,电容产生非线性,从而降低了灵敏度。为减小边缘效应和温度效应,在陶瓷膜片上设置圆形的单电极作为公共电极,并在陶瓷盖板上设置双电极,使其面积相等,形成同轴环形双电容传感器。测试中心为电容Cp,边缘环为参考电容Cr,Cr的外侧为固定支撑边。后继信号调节电路处理两个电容的压差,利用方波激励信号,将Cp和Cr的变化量转换为DC电压输出,通过两个输出电压的差分信号来测量外加压力。采用双电容结构可以减少传感器系统的非线性误差。与此同时,由于两个电容能感受到相同温度的变化,温度对其产生的温度效应是一致的,抵消温度变化带来的测量误差,实现自补偿。

瓷质压力传感器

压阻压力传感器主要由瓷环、陶瓷薄膜和陶瓷盖三部分组成。作为感应弹性体的陶瓷薄膜,利用厚膜技术形成惠斯顿桥作为传感器的电路,由于电阻的压阻效应而产生电压信号。

在陶瓷薄膜背面印制厚膜电阻,并连接成惠斯通电桥(闭桥)。高压零时电桥处于平衡状态,输出端电压为零;当施加在电桥上的压力作用时,薄膜产生变形,导致电桥的四个电阻值发生变化,电桥处于不平衡状态,产生与压力成正比的高线性、与激励电压成正比的电压信号。电阻器的压阻效应(变形)产生电压信号。根据压力范围,标准信号标定为2.0/3.0/3.3mV/V,与应变传感器兼容。经激光标定后,该传感器温度稳定、时间稳定,传感器具有0~70℃的温度补偿,可直接与大部分介质接触。

深圳市力准传感技术有限公司专业研发生产力值测量传感器。有微型传感器、拉压力传感器、轴销传感器、称重传感器、测力传感器、位移传感器、变送器/放大器、控制仪表、及手持仪等力控产品达千余种。

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