壓力傳感器是壓力檢測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分,由各種壓力敏感元件將被測(cè)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成容易測(cè)量的電信號(hào)作輸出,給顯示儀表顯示壓力值,或供控制和報(bào)警使用。

　　壓力傳感器的種類繁多，如壓阻式壓力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、壓磁式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及差動(dòng)變壓器式壓力傳感器，光纖壓力傳感器等。

　　一、壓阻式壓力傳感器：

　　固體受力后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。壓阻式壓力傳感器是基于半導(dǎo)體材料(單晶硅)的壓阻效應(yīng)原理制成的傳感器，就是利用集成電路工藝直接在硅平膜片上按一定晶向制成擴(kuò)散壓敏電阻，當(dāng)硅膜片受壓時(shí)，膜片的變形將使擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生變化。

壓阻式具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。

　　1、壓阻式壓力傳感器基本介紹：

　　壓阻式傳感器有兩種類型：一種是利用半導(dǎo)體材料的體電阻做成粘貼式應(yīng)變片，稱為半導(dǎo)體應(yīng)變片，因此應(yīng)變片制成的傳感器稱為半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器，另一種是在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻，以此擴(kuò)散電阻的傳感器稱為擴(kuò)散型壓阻傳感器。

　　半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器

　　半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)形式基本上與電阻應(yīng)變片傳感器相同，也是由彈性敏感元件等三部分組成，所不同的是應(yīng)變片的敏感柵是用半導(dǎo)體材料制成。半導(dǎo)體應(yīng)變片與金屬應(yīng)變片相比，最突出的優(yōu)點(diǎn)是它的體積小而靈敏高。它的靈敏系數(shù)比后者要大幾十倍甚至上百倍，輸出信號(hào)有時(shí)不必放大即可直接進(jìn)行測(cè)量記錄。此外，半導(dǎo)體應(yīng)變片橫向效應(yīng)非常小，蠕變和滯后也小，頻率響應(yīng)范圍亦很寬，從靜態(tài)應(yīng)變至高頻動(dòng)態(tài)應(yīng)變都能測(cè)量。由于半導(dǎo)體集成化制造工藝的發(fā)展，用此技術(shù)與半導(dǎo)體應(yīng)變片相結(jié)合，可以直接制成各種小型和超小型半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器，使測(cè)量系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。但是半導(dǎo)體應(yīng)變片也存在著很大的缺點(diǎn)，它的電阻溫度系統(tǒng)要比金屬電阻變化大一個(gè)數(shù)量級(jí)，靈敏系數(shù)隨溫度變化較大它的應(yīng)變—電阻特性曲線性較大，它的電阻值和靈敏系數(shù)分散性較大，不利于選配組合電橋等等。

　　擴(kuò)散型壓阻式傳感器  

　　擴(kuò)散型壓阻傳感器的基片是半導(dǎo)體單晶硅。單晶硅是各向異性材料，取向不同時(shí)特性不一樣。因此必須根據(jù)傳感器受力變形情況來(lái)加工制作擴(kuò)散硅敏感電阻膜片。

　　利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)，可設(shè)計(jì)成多種類型傳感器，其中壓力傳感器和加速度傳感器為壓阻式傳感器的基本型式。

　　硅壓阻式壓力傳感器由外殼、硅膜片（硅杯）和引線等組成。硅膜片是核心部分，其外形狀象杯故名硅杯，在硅膜上，用半導(dǎo)體工藝中的擴(kuò)散摻雜法做成四個(gè)相等的電阻，經(jīng)蒸鍍金屬電極及連線，接成惠斯登電橋再用壓焊法與外引線相連。膜片的一側(cè)是和被測(cè)系數(shù)相連接的高壓腔，另一側(cè)是低壓腔，通常和大氣相連，也有做成真空的。當(dāng)膜片兩邊存在壓力差時(shí)，膜片發(fā)生變形，產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變，從而使擴(kuò)散電阻的電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，輸出相對(duì)應(yīng)的電壓，其大小就反映了膜片所受壓力差值。

　　2、壓阻式壓力傳感器特點(diǎn)

　　壓阻式壓力傳感器的特點(diǎn)是：靈敏度高，頻率響應(yīng)高；測(cè)量范圍寬，可測(cè)低至10Pa的微壓到高至60Mpa的高壓；精度高，工作可靠，其精度可達(dá)±0.2％～0.02％；易于微小型化，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)出直徑φ1.8～2mm的壓阻式壓力傳感器。目前，應(yīng)用最為廣泛的壓力傳感器是壓阻式壓力傳感。

　　3、壓阻式壓力傳感器測(cè)量方法

　　硅平膜片上的擴(kuò)散電阻通常構(gòu)成橋式測(cè)量電路，相對(duì)的橋臂電阻對(duì)稱布置，電阻變化時(shí)，電橋輸出電壓與膜片所受壓力成對(duì)應(yīng)關(guān)系。

　　如圖4的壓力測(cè)量放大電路中，R1~R4由壓敏電阻構(gòu)成的直流電橋，無(wú)力作用時(shí)，通過調(diào)節(jié)RP使直流橋輸出電壓為0。R5、R6為限流電阻。通過改變R7值可以改變放大倍數(shù)。輸出電壓信號(hào)如果要作為數(shù)字信號(hào)處理，則后續(xù)電路可接A/D轉(zhuǎn)換電路。

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