陶瓷壓力傳感器工作原理及應用:
耐蝕陶瓷壓力傳感器不需液體傳遞,壓力直接作用于陶瓷膜片的正面,使膜片產生微小變形,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片背面,連接成惠斯通電橋(閉橋),由于壓敏電阻的壓阻效應,使電橋產生與壓力成正比的高線性、與激勵電壓成正比的電壓信號,根據壓力范圍的不同標定為2.0/3.0/3.3mV/V等,可與應變傳感器兼容。
陶瓷壓力傳感器采用激光標定,具有很高的溫度穩定性和時間穩定性。感應器自帶溫度補償0~70℃,能直接接觸大部分介質。瓷質壓力傳感器特性
高強度陶瓷敏感膜。
零,全量程激光校準。
優異的耐蝕性和耐磨性能。
耐沖擊,耐震動。
準確,穩定,準確。
使用溫度范圍廣。
小巧,易于包裝。
價格具有競爭性。
陶瓷壓力傳感器技術參數
供電電壓:5~30伏。
橋臂阻力:11k±20%
反應范圍:100kPa~60Mpa。
反應:1毫秒。
綜合誤差(包括:線性、重復性):0.2~0.4FS%
0輸出:0±0.2mV/V。
輸出功率完全:2.0~4.8mV/V。
氣溫特征(0~70℃):0.015%FS/℃。
穩定:年FSO/年0.2%。
使用溫度:-40~135℃。
耐絕緣性:2kV。
陶瓷壓力傳感器的基本結構有:
基座很厚很硬,因此在外力的作用下,可以認為基座不變形;
表面覆蓋一層薄膜,其直徑與傳感器周圍的尺寸基本一致。
在這兩層之間,使用(紅色)玻璃在高溫下,兩層緊密結合。這樣,機械裝夾與空間裝填同時進行。
受到壓力時,薄膜的自由部分會彎曲,紅色夾層由玻璃封住,不動。
4個壓敏電阻可以感知薄膜的變形,共同組成惠斯通電橋。
隔膜的外徑比基座的外徑稍小一些,這會導致玻璃封裝過程中的不一致性,使感應器封裝在外殼上不會有問題。結構陶瓷壓力傳感器。
該傳感器主要由陶瓷環、陶瓷膜、陶瓷蓋三部分組成。采用95%AL2O3陶瓷材料制成的陶瓷感應性彈性體,要求平整、均勻、密封,其厚度及有效半徑取決于設計范圍。陶瓷環采用熱壓鑄法,經高溫燒制而成。在陶瓷膜與瓷環之間采用高溫玻璃漿料,通過厚膜印刷和熱燒成工藝燒制在一起,形成四周固定支承的感應杯彈性體,即圍繞陶瓷的固定支撐部分形成無蠕變的剛性結構。厚膜技術用于陶瓷膜的上表面,即瓷杯底端,傳感電路。瓷帽下的圓形凹槽使得蓋板與膜之間有一定的間隙,可防止在過載時由于過度彎曲而破裂,形成對傳感器的過載保護。
陶瓷壓力傳感器的分類。
以Al2O3陶瓷為基材的陶瓷型壓力傳感器,按工作原理分為電容式壓力傳感器和壓力傳感器。
電容器式壓力傳感器。
用陶瓷襯底和隔膜鍍金屬作電極。控制間隙的控制使兩種金屬電極形成電容,兩種陶瓷零件通過玻璃密封連接。當施加壓力時,基板與膜片間的間隙會改變,傳感元件的電容會發生變化,并由后續的處理電路輸出壓力相關信號。
因為陶瓷膜片的邊緣固定在陶瓷基座周圍支撐,受力時中間變形增大,邊緣變形減小,電容產生非線性,從而降低了靈敏度。為減小邊緣效應和溫度效應,在陶瓷膜片上設置圓形的單電極作為公共電極,并在陶瓷蓋板上設置雙電極,使其面積相等,形成同軸環形雙電容傳感器。測試中心為電容Cp,邊緣環為參考電容Cr,Cr的外側為固定支撐邊。后繼信號調節電路處理兩個電容的壓差,利用方波激勵信號,將Cp和Cr的變化量轉換為DC電壓輸出,通過兩個輸出電壓的差分信號來測量外加壓力。采用雙電容結構可以減少傳感器系統的非線性誤差。與此同時,由于兩個電容能感受到相同溫度的變化,溫度對其產生的溫度效應是一致的,抵消溫度變化帶來的測量誤差,實現自補償。
瓷質壓力傳感器
壓阻壓力傳感器主要由瓷環、陶瓷薄膜和陶瓷蓋三部分組成。作為感應彈性體的陶瓷薄膜,利用厚膜技術形成惠斯頓橋作為傳感器的電路,由于電阻的壓阻效應而產生電壓信號。
在陶瓷薄膜背面印制厚膜電阻,并連接成惠斯通電橋(閉橋)。高壓零時電橋處于平衡狀態,輸出端電壓為零;當施加在電橋上的壓力作用時,薄膜產生變形,導致電橋的四個電阻值發生變化,電橋處于不平衡狀態,產生與壓力成正比的高線性、與激勵電壓成正比的電壓信號。電阻器的壓阻效應(變形)產生電壓信號。根據壓力范圍,標準信號標定為2.0/3.0/3.3mV/V,與應變傳感器兼容。經激光標定后,該傳感器溫度穩定、時間穩定,傳感器具有0~70℃的溫度補償,可直接與大部分介質接觸。
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