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    從信號(hào)檢測(cè)入手 探究微機(jī)械壓力傳感器

    2013-12-04 14:33 來(lái)源:電子信息網(wǎng) 作者:蒲公英

    微機(jī)械壓力傳感器是最早開(kāi)始研制的微機(jī)械產(chǎn)品,也是微機(jī)械技術(shù)中最成熟、最早開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。從信號(hào)檢測(cè)方式來(lái)看,微機(jī)械壓力傳感器分為壓阻式和電容式兩類(lèi)。從敏感膜結(jié)構(gòu)來(lái)看,有圓形、方形、矩形、E形等多種結(jié)構(gòu)。目前,壓阻式微機(jī)械壓力傳感器的精度可達(dá)0.05%—O.01%,年穩(wěn)定性達(dá)0.1%/FS,溫度誤差為0.0002%,耐壓可達(dá)幾百兆鉑,過(guò)電壓保護(hù)范圍可達(dá)傳感器量程的20倍以上,并能進(jìn)行大范圍下的全溫補(bǔ)償。現(xiàn)階段微機(jī)械壓力傳感器的主要發(fā)展方向有以下幾個(gè)方面。

    其一是將敏感元件與信號(hào)處理、校準(zhǔn)、補(bǔ)償電路及微控制器等進(jìn)行單片集成,研制智能化的微機(jī)械壓力傳感器。其二是進(jìn)一步提高靈敏度,實(shí)現(xiàn)低量程的微機(jī)械壓力傳感器。這種微壓傳感器用于脈動(dòng)風(fēng)壓、流量和密封件泄漏量標(biāo)識(shí)等領(lǐng)域。其三是提高工作溫度,研制高低溫微機(jī)械壓力傳感器。壓阻式微機(jī)械壓力傳感器由于受Pn結(jié)耐溫限制,只能用于120度以下的工作溫度,然而在許多領(lǐng)域迫切需要能夠在高低溫下正常工作的微機(jī)械壓力傳感器,例如磁量鍋爐、管道、高溫容器內(nèi)的壓力,井下壓力和各種發(fā)動(dòng)機(jī)腔體內(nèi)的壓力。目前對(duì)高溫微機(jī)械壓力傳感器的研究主要包括合金薄膜濺射微機(jī)械壓力傳感器,高溫光纖微機(jī)械壓力傳感器,高溫電容式微機(jī)械壓力傳感器等。

    其四是開(kāi)發(fā)諧振式微機(jī)械壓力傳感器。諧振式微機(jī)械壓力傳感器除了具有普通微機(jī)械壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)外,還具有準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出,抗干擾能力強(qiáng),分辨率和測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。硅諧振式微機(jī)械壓力傳感器的激勵(lì)檢測(cè)方式有電磁激放電磁拾振、靜電激勵(lì)電容拾振、逆壓電激勵(lì)壓電拾振、電熱激勵(lì)壓敏電阻拾振和光熱激勵(lì)/光信號(hào)拾振。其中,電熱激勵(lì)/壓敏電阻拾振的諧振式微機(jī)械壓力傳感器價(jià)格低廉,與工業(yè)IC技術(shù)兼容,可將敏感元件與信號(hào)調(diào)理電路集成在一塊芯片上,具有誘人的應(yīng)用前景。這種傳感器的溫度交叉靈敏度較大,為此設(shè)計(jì)了一種具有溫度補(bǔ)償功能的復(fù)合諧振式微機(jī)械壓力傳感器。諧振器由在同一硅片上制作的微橋諧振器和微懸臂梁諧振器組成,微橋諧振器和微懸劈梁諧振器材料相同,厚度相等或相近,制作工藝完全相同,同時(shí)制作,因而兩者對(duì)溫度變化可以同步響應(yīng)。通過(guò)數(shù)據(jù)融合技術(shù),作為溫敏元件的微懸臀粱諧振器的諧振頻率實(shí)時(shí)補(bǔ)償溫度變化對(duì)微橋諧振器諧振頻率的交叉靈敏度。經(jīng)補(bǔ)償?shù)闹C振式微機(jī)械壓力傳感器的溫度交叉靈敏度減小了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。光熱激勵(lì)光信號(hào)拾振的諧振式微機(jī)械壓力傳惑器具有抗電磁干擾、防爆等優(yōu)點(diǎn),是對(duì)電熱激勵(lì)壓敏電阻拾振的諧振式微機(jī)械壓力傳感器的有益補(bǔ)充,但是需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng).不易實(shí)現(xiàn),成本較高。

    壓力傳感器

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