陶瓷壓力傳感器工作原理

　　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，使膜片産生微小的形變，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，使電橋産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号，标準的信号根據壓力量程的不同标定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應變式傳感器相兼容。

　　通過激光标定，傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數介質直接接觸。

　　陶瓷壓力傳感器特點

　　堅固的陶瓷敏感膜片

　　零點、滿量程激光标定

　　卓越的抗腐蝕、抗磨損性能

　　抗沖擊、抗震動

　　高精度、高穩定性

　　寬的工作溫度範圍

　　體積小巧，易封裝

　　最具競争力的價格

　　陶瓷壓力傳感器技術參數

　　供電電壓：5～30VDC

　　橋臂電阻：11k±20%

　　量程範圍：100kPa～60Mpa

　　響應時間：《1mS

　　綜合誤差（包括：線性、遲滞、重複性）：0.2～0.4FS%

　　零點輸出：0±0.2mV/V

　　滿量程輸出：2.0～4.8mV/V

　　溫度特性（溫補範圍：0～70℃）：±0.015 %FS/℃

　　穩定性：《0.2%FSO/年

　　工作溫度：-40～135℃

　　抗絕緣性：》2kV

　　陶瓷壓力傳感器的結構圖

　　陶瓷壓力傳感器的基本結構包括：

　　一個足夠厚和硬的基座，所以在外力的作用下，我們可以認為基座不會變形；

　　在上面覆蓋有一層膜片，直徑與傳感器外圍的尺寸基本一緻。

　　在這兩層之間，是一個用（紅色）玻璃在高溫下封裝的空間，它将兩層緊緊結合在一起。因此，機械

　　的夾緊和空間的封裝是同時進行的。

　　當施加壓力時，膜片的自由部分會彎曲，用玻璃封裝的紅色夾層不會移動。

　　膜片的形變會被 4 個壓敏電阻感知，這些電阻共同組成惠斯通電橋。

　　膜片的外圍直徑比會基座的外圍直徑略小， 這樣使得用玻璃封裝過程中可能産生的不一緻， 不會對傳

　　感器封裝到外殼中時産生問題。

　　陶瓷壓力傳感器結構組成

　　陶瓷壓力傳感器主要由瓷環、陶瓷膜片和陶瓷蓋闆三部分組成。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、質密，其厚度與有效半徑視設計量程而定。瓷環采用熱壓鑄工藝高溫燒制成型。陶瓷膜片與瓷環之間采用高溫玻璃漿料，通過厚膜印刷、熱燒成技術燒制在一起，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形成無蠕變的剛性結構。在陶瓷膜片上表面，即瓷杯底部，用厚膜工藝技術做成傳感器的電路。陶瓷蓋闆下部的圓形凹槽使蓋闆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。

　　陶瓷壓力傳感器分類

　　陶瓷壓力傳感器的基材都是Al2O3陶瓷，根據實現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

　　陶瓷基闆與隔膜鍍上金屬作為電極使用。兩種陶瓷部件通過玻璃密封連接在一起， 保持可控間隙，以便兩個金屬電極形成電容。如果施加壓力，那麼将改變基闆與隔膜的間隙，從而改變傳感元件的電容量，通過後續的處理電路形成壓力相關信号輸出。

　　由于陶瓷膜片邊緣固定在陶瓷基座上，周邊支撐，受力時中間形變大，邊緣形變小，電容量産生非線性并使靈敏度降低。為了減少溫度影響和邊緣效應，設計時在陶瓷膜片上設置一圓形的單電極作為公共電極，陶瓷蓋闆上設置雙電極并使面積相等，構成同軸環狀的雙電容傳感器。中心為測量電容Cp， 邊緣環形為參考電容Cr，Cr的外側是固支邊。後續的信号調理電路處理的是兩電容的壓差，利用方波激勵信号把Cp和Cr的變化量分别轉換為直流電壓輸出，通過兩輸出電壓的差值信号來測量外加壓力的大小。雙電容結構大大減小了傳感器系統的非線性誤差，同時在環境溫度變化時，由于兩電容感受同一溫度的變化，溫度對它們産生的溫度效應是一緻的，這就抵消了溫度變化帶來的測量誤差，實現溫度自補償的作用。

　　陶瓷壓阻式壓力傳感器

　　壓阻式壓力傳感器主要由瓷環、陶瓷膜片和陶瓷蓋闆三部分組成。陶瓷膜片作為感力彈性體，其上用厚膜工藝技術形成惠斯頓電橋作為傳感器的電路，由于電阻的壓阻（形變）效應，産生電壓信号。

　　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），當壓力為零時，電橋處于平衡狀态，輸出端電壓為零；當施加壓力于電橋時，膜片産生形變導緻電橋的四個電阻阻值發生變化，電橋處于不平衡狀态，産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号。由于電阻的壓阻（形變）效應，産生電壓信号。标準的信号根據壓力量程的不同标定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應變式傳感器相兼容。通過激光标定，傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數介質直接接觸。

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