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陶瓷电容压力传感器的特色及典范利用

更新时间:2018-12-17

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,个别用于反应给系统主控单位,实现体系准确把持。压力传感器做为传感器中的一大门类,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来辨别,主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

- 陶瓷电容技巧

硅压阻技术由半导体的压阻特性来真现,www.cc606.com,半导体材料的压阻特性与决于材料品种、搀杂浓量和晶体的晶背等身分。应技术能够采取半导体工艺完成,存在尺寸小,产度下、本钱低、旌旗灯号输出敏锐度高级上风。缺乏的地方重要体当初介质耐受程度低,温度特征好和历久稳固性较差等圆面。常睹于中高压量程范畴,如5kPa~700kPa。业界也有经过特别封拆工艺进步硅压阻技术的介度耐受水平的计划,如充油、背压等技术,当心也会带去成本年夜幅增添等题目。

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,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。

玻璃微熔技术采用低温烧结工艺,将硅应变计与不锈钢结构结合。硅应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引发电桥变化,造成反比于压力变化的电压信号。玻璃微熔工艺实现易度较大,成本高。主要优势是介质耐受性好,抗过载才能强,一般实用于高压和超高压量程,如10MPa~200MPa,答用较为受限。

陶瓷电容技术采用牢固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流动在一路。二者之间内侧印刷电极图形,从而构成一个可变电容,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发生变化,通过调理芯片将该信号禁止转换调理后输出给后级使用。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、临时稳定性好等劣势。外洋下去看广泛运用于汽车取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。因为电容旌旗灯号分歧于电阻疑号,对信号处置电路请求较高,传感器设想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两者整开的完全处理方案。

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

典范陶瓷电容压力传感器芯体为密封表压构造,由陶瓷基座跟可变形膜片及中空稀启腔体三局部构成,承压里为可变形膜片,当芯体启压产生变化时,变形膜承压后发生曲折,招致基板间距收死变化,惹起极板间电容的变更,电容变化经由过程调节芯片转换为尺度输出(如0~5V电压输入、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

典型陶瓷电容压力传感器密封结构

为保障气密性,在陶瓷电容压力传感器的产品设计种,选用O型圈或许垫片作为密封的要害部件,个中O型圈更加常见。由于O型圈具有精良的线性密封特性,承压范围宽于垫片(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物机能,须要联合总成尺寸、待测介质类别、任务温度规模等要素总是斟酌后选型。

压力传感器中罕见的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型圈材料的应用温度范围(source:Parker)

(起源:互联网)