有關(guān)陶瓷壓力傳感器的分類以及應(yīng)用場景解析

在生活中，你可能接觸過各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你可能并不知道它的一些組成部分，比如它可能含有的陶瓷壓力傳感器，那么接下來讓小編帶領(lǐng)大家一起學(xué)習(xí)陶瓷壓力傳感器。

抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋(閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。

陶瓷壓力傳感器主要由瓷環(huán)、陶瓷膜片和陶瓷蓋板三部分組成。陶瓷膜片作為感力彈性體，采用95%的AL2O3瓷精加工而成，要求平整、均勻、質(zhì)密，其厚度與有效半徑視設(shè)計(jì)量程而定。瓷環(huán)采用熱壓鑄工藝高溫?zé)瞥尚?。陶瓷膜片與瓷環(huán)之間采用高溫玻璃漿料，通過厚膜印刷、熱燒成技術(shù)燒制在一起，形成周邊固支的感力杯狀彈性體，即在陶瓷的周邊固支部分應(yīng)形成無蠕變的剛性結(jié)構(gòu)。在陶瓷膜片上表面，即瓷杯底部，用厚膜工藝技術(shù)做成傳感器的電路。陶瓷蓋板下部的圓形凹槽使蓋板與膜片之間形成一定間隙，通過限位可防止膜片過載時因過度彎曲而破裂，形成對傳感器的抗過載保護(hù)。

陶瓷壓力傳感器分類

陶瓷壓力傳感器的基材都是Al2O3陶瓷，根據(jù)實(shí)現(xiàn)的原理可以分為電容式壓力傳感器和壓阻式壓力傳感器。

陶瓷電容式壓力傳感器

陶瓷基板和隔膜鍍有金屬并用作電極。兩個陶瓷元件通過玻璃密封連接在一起，以保持可控間隙，從而使兩個金屬電極形成電容器。如果施加壓力，基板與膜片之間的間隙會發(fā)生變化，從而改變傳感元件的電容，通過后續(xù)處理電路形成與壓力相關(guān)的信號輸出。

由于陶瓷膜片的邊緣固定在陶瓷底座上，外圍有支撐，受力時中間變形變大邊緣變小，電容呈非線性，靈敏度降低。為了減少溫度效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，設(shè)計(jì)時在陶瓷膜片上設(shè)置了一個圓形的單電極作為公共電極，在陶瓷蓋板上設(shè)置了兩個電極，使面積相等，形成一個同軸的環(huán)形雙電容傳感器。中心為測量電容Cp，邊緣環(huán)為參考電容Cr，Cr的外側(cè)為固定側(cè)。后續(xù)信號調(diào)理電路對兩電容間的壓差進(jìn)行處理，利用方波激勵信號將Cp和Cr的變化轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出，并通過兩路輸出的差值信號測量外加壓力的大小電壓。雙電容結(jié)構(gòu)大大降低了傳感器系統(tǒng)的非線性誤差。同時，當(dāng)環(huán)境溫度變化時，由于兩個電容經(jīng)歷了相同的溫度變化，對它們的溫度影響是相同的，抵消了溫度變化。測量誤差實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償功能。

陶瓷壓阻式壓力傳感器

壓阻式壓力傳感器主要由陶瓷環(huán)、陶瓷膜片和陶瓷蓋板組成。陶瓷膜片作為靈敏的彈性體，在其上采用厚膜技術(shù)形成惠斯通電橋作為傳感器電路。由于電阻器的壓阻(變形)效應(yīng)，會產(chǎn)生電壓信號。

厚膜電阻印在陶瓷膜片的背面，并與惠斯通電橋(閉橋)相連。當(dāng)壓力為零時，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出電壓為零;當(dāng)對電橋施加壓力時，薄膜片的變形使電橋的四個電阻值發(fā)生變化，電橋處于不平衡狀態(tài)，產(chǎn)生與壓力成正比、與激勵成正比的高度線性電壓信號電壓。由于電阻器的壓阻(變形)效應(yīng)，會產(chǎn)生電壓信號。標(biāo)準(zhǔn)信號根據(jù)壓力范圍標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可兼容應(yīng)變片傳感器。通過激光校準(zhǔn)，傳感器具有較高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性。傳感器自帶0～70℃溫度補(bǔ)償，可與大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。

陶瓷壓力傳感器的應(yīng)用

過程控制、環(huán)境控制、液壓和氣動設(shè)備、伺服閥門和傳動、化學(xué)制品和化學(xué)工業(yè)及醫(yī)用儀表等眾多領(lǐng)域。熱噴涂耐高溫陶瓷涂層最能體現(xiàn)熱噴涂技術(shù)特點(diǎn)，應(yīng)用效果最突出，是影響最大的一個應(yīng)用領(lǐng)域。

相信通過閱讀上面的內(nèi)容，大家對陶瓷壓力傳感器有了初步的了解，同時也希望大家在學(xué)習(xí)過程中，做好總結(jié)，這樣才能不斷提升自己的設(shè)計(jì)水平。