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陶瓷压力传感器的原理与应用

2014-03-05 sensor 654

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业和过程控制、环境控制、液压和气动设备、伺服阀门、传动、化学制品、化学工业、医用仪表等众多领域。

陶瓷压力传感器主要由瓷环、陶瓷膜片和陶瓷盖板三部分组成。陶瓷膜片作为感力弹性体,采用95%的AL2O3瓷精加工而成,要求平整、均匀、质密,其厚度与有效半径视设计量程而定。瓷环采用热压铸工艺高温烧制成型。陶瓷膜片与瓷环之间采用高温玻璃浆料,通过厚膜印刷、热烧成技术烧制在一起,形成周边固支的感力杯状弹性体,即在陶瓷的周边固支部分应形成无蠕变的刚性结构。在陶瓷膜片上表面,即瓷杯底部,用厚膜工艺技术做成传感器的电路。陶瓷盖板下部的圆形凹槽使盖板与膜片之间形成一定间隙,通过限位可防止膜片过载时因过度弯曲而破裂,形成对传感器的抗过载保护。

陶瓷压力传感器分为电容式陶瓷压力传感器和压阻式陶瓷压力传感器二种。这二种传感器都是采用厚膜技术(Thick Film Technology)制造的。陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40~135℃,而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV,输出信号强,长期稳定性好。高特性,低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向,在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势,在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。

抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递,压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥(闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号,标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和应变式传感器相兼容。

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