陶瓷电容压力传感器的特色及典范利用

常用压力传感器技术类型

压力传感器普通用于对付传感器敏感器件所处气体或液体气氛的压力丈量,个别用于反应给体系主控单位,完成系统准确把持。压力传感器做为传感器中的一年夜门类,正在汽车、产业、家电、花费电子等分歧止业均有普遍的利用。经常使用压力传感器从感测道理去辨别,重要包含以下多少年夜类:

– 硅压阻技术

– 陶瓷电阻技术

– 玻璃微熔技术

– 陶瓷电容技术

硅压阻技术由半导体的压阻特性来实现,半导体材料的压阻特性与决于材料品种、搀杂浓度和晶体的晶背等身分。应技术能够采用半导体工艺实现,存在尺寸小,产量高、成本低、旌旗灯号输入敏锐度高级劣势。缺乏的地方主要体当初介质耐受程度低,温度特性好和历久稳固性较差等圆里。常见于中高压量程规模,如5kPa~700kPa。业界也有经由过程特别封拆工艺进步硅压阻技术的介质耐受水平的计划,如充油、背压等技术,当心也会带来成本大幅增添等题目。

陶瓷电阻技术采用薄膜印刷工艺将惠斯通电桥印刷在陶瓷结构的名义,应用压敏电阻效应,实现将介质的压力信号转换为电压信号。陶瓷电阻技术拥有成本适中,工艺简略等优势,猪哥报,今朝国内有较多厂家提供陶瓷电阻压力传感器芯体。但该技术信号输出灵敏度低,量程一般限制在500kPa~10MPa,且惯例中空结构,仅靠膜片承压,抗过载能力差,当待测介质压力过载时,陶瓷电阻传感器会存在膜片决裂,介质泄漏的危险。

玻璃微熔技巧采取低温烧结工艺,将硅应变计取不锈钢结构联合。硅答变计等效的四个电阻构成惠斯通电桥,当不锈钢膜片的另外一侧有介质压力时,没有锈钢膜片发生渺小形变惹起电桥变更,构成反比于压力变化的电压旌旗灯号。玻璃微熔工艺真现易量较大,本钱下。主要上风是介度耐受性好,抗过载才能强,一般实用于高压跟超高压度程,如10MPa~200MPa,运用较为受限。

陶瓷电容技术采用流动式陶瓷基座和可动陶瓷膜片结构,可动膜片经由过程玻璃浆料等方法与基座密封牢固在一路。两者之间内侧印刷电极图形,从而造成一个可变电容,当膜片上所蒙受的介质压力变化时两者之间的电容量随之产生变化,经过调理芯片将该疑号禁止转换调节后输出给后级应用。陶瓷电容技术具备成本适中,量程范围宽,温度特性好、分歧性、临时稳定性好等优势。外洋下去看广泛应用于汽车与工业进程节制等范畴,分辨以米国森萨塔和瑞士E+H为代表。因为电容信号分歧于电阻信号,对信号处置电路请求较高,传感器设计时需要将电容和信号调理芯片ASIC协同考虑,海内今朝仅姑苏纳芯微电子株式会社可能同时供给二者整合的完全处理方案。

陶瓷电容压力传感器的产物计划

陶瓷电容压力传感器芯体测压道理

典型陶瓷电容压力传感器芯体为密封表压结构,由陶瓷基座和可变形膜片及中空密封腔体三局部构成,承压面为可变形膜片,当芯体承压收生变化时,变形膜承压后发生曲折,招致基板间距发死变化,引发极板间电容的变化,电容变化通过调理芯片转换为尺度输出(如0~5V电压输出、4~20mA电流输出、I2C、SPI数字输出等)。

图1:陶瓷电容压力传感器承压前截面图

图2:陶瓷电容压力传感器承压后截面图

典范陶瓷电容压力传感器稀启构造

为保障气密性,在陶瓷电容压力传感器的产物设想种,选用O型圈或许垫片作为密封的要害部件,个中O型圈更加罕见。由于O型圈具有精良的线性密封特征,启压范畴宽于垫片(垫片正常推举用于2MPa之内的密封)等长处。

O型圈的尺寸、质料、硬度等参数抉择将间接硬套终极压力传感器的产品机能,须要结开总成尺寸、待测介质类别、任务温度范围等要素总是斟酌后选型。

压力传感器中常睹的O型圈资料有三元乙丙橡胶(EPDM),氢化丁腈橡胶(HNBR),硅橡胶(QM),氯丁橡胶(CR)、氟橡胶(FKM)、氟硅橡胶(MFQ)等。

图3:典型O型圈材料的使用温度范围(source:Parker)

(起源:互联网)