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壓阻式壓力傳感器是一種常用的壓力傳感器產(chǎn)品，產(chǎn)品具有性能穩(wěn)定、使用靈活、可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于多個(gè)領(lǐng)域中。今天我們主要來(lái)介紹一下壓阻式壓力傳感器的應(yīng)用和原理，希望可以幫助到大家。

壓阻式壓力傳感器應(yīng)用

壓阻式傳感器廣泛地應(yīng)用航天、航空、航海、石油化工、動(dòng)力機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)工程、氣象、地質(zhì)、地震測(cè)量等各個(gè)領(lǐng)域。在航天和航空工業(yè)中壓力是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力,局部壓力和整個(gè)壓力場(chǎng)的測(cè)量都要求很高的精度。壓阻式傳感器是用于這方面的較理想的傳感器。例如,用于測(cè)量直升飛機(jī)機(jī)翼的氣流壓力分布，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的動(dòng)態(tài)畸變、葉柵的脈動(dòng)壓力和機(jī)翼的抖動(dòng)等。在飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中心壓力的測(cè)量中，使用專門設(shè)計(jì)的硅壓力傳感器,其工作溫度達(dá)500℃以上。在波音客機(jī)的大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中采用了精度高達(dá)0.05%的配套硅壓力傳感器。在尺寸縮小的風(fēng)洞模型試驗(yàn)中，壓阻式傳感器能密集安裝在風(fēng)洞進(jìn)口處和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管道模型中。單個(gè)傳感器直徑僅2.36毫米，固有頻率高達(dá)300千赫,非線性和滯后均為全量程的±0.22%。在生物醫(yī)學(xué)方面,壓阻式傳感器也是理想的檢測(cè)工具。已制成擴(kuò)散硅膜薄到10微米,外徑僅0.5毫米的注射針型壓阻式壓力傳感器和能測(cè)量心血管、顱內(nèi)、尿道、子宮和眼球內(nèi)壓力的傳感器。圖3是一種用于測(cè)量腦壓的傳感器的結(jié)構(gòu)圖。壓阻式傳感器還有效地應(yīng)用于爆炸壓力和沖擊波的測(cè)量、真空測(cè)量、監(jiān)測(cè)和控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及諸如測(cè)量槍炮膛內(nèi)壓力、發(fā)射沖擊波等兵器方面的測(cè)量。此外，在油井壓力測(cè)量、隨鉆測(cè)向和測(cè)位地下密封電纜故障點(diǎn)的檢測(cè)以及流量和液位測(cè)量等方面都廣泛應(yīng)用壓阻式傳感器。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，壓阻式傳感器的應(yīng)用還將迅速發(fā)展。

壓阻式壓力傳感器原理

壓阻式壓力傳感器又稱擴(kuò)散硅壓力傳感器，其核心部分是一塊沿某晶向切割的N型的圓形硅膜片。在膜片上利用集成電路工藝方法擴(kuò)散上四個(gè)阻值相等的P型電阻。用導(dǎo)線將其構(gòu)成平衡電橋。膜片的四周用圓硅環(huán)(硅杯)固定，其下部是與被測(cè)系統(tǒng)相連的高壓腔，上部一般可與大氣相通。在被測(cè)壓力P作用下，膜片產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。膜片上各點(diǎn)的應(yīng)力分布給出。當(dāng)時(shí)，徑向應(yīng)力為零值。四個(gè)電阻沿晶向并分別在x=0.635r處的內(nèi)外排列，在0.635r之內(nèi)側(cè)的電阻承受的為正值，即拉應(yīng)力(見圖2-25(b))，外側(cè)的電阻承受的是負(fù)值，即壓應(yīng)力。由于晶向的橫向?yàn)椋虼?，代入?2-29)內(nèi)外電阻的相對(duì)變化為式中 、--內(nèi)、外電阻上所承受徑向應(yīng)力的平均值。設(shè)計(jì)時(shí)，要正確地選擇電阻的徑向位置，使,因而使。使四個(gè)電阻接入差動(dòng)電橋，初始狀態(tài)平衡，受力P后，差動(dòng)電橋輸出與P相對(duì)應(yīng)。為了保證較好的測(cè)量線性度，要控制膜片邊緣處徑向應(yīng)變。而膜片厚度為h≥式中 --;膜片邊緣允許的最大徑向應(yīng)變。 壓阻式壓力傳感器由于彈性元件與變換元件一體化，尺寸小，其固有頻率很高，可以測(cè)頻率范圍很寬的脈動(dòng)壓力。固有頻率可按下式計(jì)算式中 --硅片的密度(kg/m2) 壓阻式壓力傳感器廣泛用于流體壓力、差壓、液位等的測(cè)量。特別是它的體積小，最小的傳感器可為0.8mm，在生物醫(yī)學(xué)上可以測(cè)量血管內(nèi)壓、顱內(nèi)壓等參數(shù)。