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擴散硅壓力變送器詳細介紹
擴散硅壓力變送器詳細介紹
一、簡介及原理
擴散硅壓力傳感器是利用壓阻效應(yīng)原理，采用集成工藝技術(shù)經(jīng)過摻雜、擴散，沿單晶硅片上的特點晶向，制成應(yīng)變電阻，構(gòu)成惠斯凳電橋。利用硅材料的彈性力學(xué)特性，在同一切硅材料上進行各向異性微加工，就制成了一個集力敏與力電轉(zhuǎn)換檢測于一體的擴散硅傳感器。
擴散硅壓力傳感器的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。
二、特點
1、適合制作小量程的傳感器
硅芯片的這種力敏電阻的壓阻效應(yīng)在零點附近的低量程段無死區(qū)，制作壓力傳感器的量程可小到幾個Kpa。
2、輸出靈敏度高
硅應(yīng)變電阻的靈敏因子比金屬應(yīng)變計高50～100倍，故相應(yīng)的傳感器的靈敏度就很高，一般量程輸出為100mv左右。因此對接口電路無特殊要求，使用比較方便。
3、精度高
由于傳感器的感受、敏感轉(zhuǎn)換和檢測三部分由同一個元件實現(xiàn)，沒有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，重復(fù)性和遲滯誤差較小。由于單晶硅本身剛度很大，變形很小，保證了良好的線性。
4、由于工作單性形變低至微應(yīng)變數(shù)量級，彈性芯片大位移在亞微米數(shù)量級，因而無磨損，無疲勞，無老化，壽命長達1×103壓力循環(huán)，性能穩(wěn)定，可靠性高。
5、由于硅的優(yōu)良化學(xué)防腐性能，即使是非隔離型的擴散硅壓力傳感器，也有相當(dāng)程度的適應(yīng)各種介質(zhì)的能力。
6、由于芯片采用集成工藝，又無傳動部件，因此體積小，重量輕。
三、性能參數(shù)
測量介質(zhì)：與316L不銹鋼兼容的各種液體、氣體或蒸汽量程范圍：-100 kPa～0～2kPa…60MPa
壓力方式：表壓、絕壓、密封壓
恒壓供電：推薦10VDC，大15VDC
恒流供電：推薦1.5mA，大4mA
橋路電阻：4000Ω(典型值)
綜合精度：0.1%FS，0.3%FS，0.5%FS可選
溫度漂移：0.02%FS/℃
時間漂移：≤0.2%FS/年
補償溫度：0～80℃
介質(zhì)溫度：-40～125℃
環(huán)境溫度：-40～85℃。
四、使用注意事項
1、溫度補償，擴散硅式壓力傳感器是半導(dǎo)體，半導(dǎo)體具有很強的溫度特性，沒有溫度補償，測量誤差可能會比較大。
2、擴散硅式壓力傳感器傳感膜片只有幾十絲米厚，千萬不能觸碰。
3、供電電壓要穩(wěn)定，傳感器內(nèi)部實際就是一個電橋，供電電壓波動會引起橋路輸出變化，影響測量精度。
4、要在額定電壓內(nèi)使用，過壓會導(dǎo)致傳感器損壞。
5、輸出端不要短路。
五、選型
1、傳感器、變送器的選型：用戶根據(jù)自己所測壓力的性質(zhì)，首先應(yīng)確定選擇表壓（相對于當(dāng)?shù)卮髿鈮海?、差壓、壓力或負壓品種。如果測量液位，還要確定液位上方是自由大氣壓還是密封容器壓力。如果測量密封承壓容器內(nèi)的液位就應(yīng)該選用差壓產(chǎn)品。
2、產(chǎn)品量程的確定：從產(chǎn)品安全考慮，一般選擇使工作壓力值在標(biāo)準(zhǔn)量程值的60%-80%為宜，整個測量系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的異常情況所導(dǎo)致的過載壓力不得超過產(chǎn)品允許的大過載。測量動態(tài)管路液體壓力時，還應(yīng)考慮液錘、氣錘效應(yīng)、沖擊壓力，適當(dāng)增大產(chǎn)品載量。
3、產(chǎn)品精度選擇：用戶可依據(jù)所檢測工況要求各項和某單項參數(shù)精度指標(biāo)，以便用適用的精度要求。產(chǎn)品給出的三項精度指標(biāo)是采用小二乘法或端基平移法計算的。選用傳感器時。精度等級確定應(yīng)根據(jù)測量系統(tǒng)分配發(fā)給傳感器的大誤差選項取。有時還應(yīng)考慮零位時漂、零位和滿度溫度系數(shù)帶入的附加誤差。
4、選擇產(chǎn)品的使用溫度范圍：變送器在組裝了電路后又進行了綜合溫度補償，對于使用溫度范圍寬而又要求總精度高的用戶，還可在二次儀表數(shù)據(jù)處理中采用軟件執(zhí)行溫度誤差修正。超過補償區(qū)使用，溫度系數(shù)指標(biāo)可能會超標(biāo)，但仍可使用。長期在溫度極限區(qū)工作，將影響產(chǎn)品使用壽命。
5、差壓傳感器的選擇：差壓型傳感器通常使用在高壓端壓力高于低壓端壓力的正差壓情況下，雖然擴散硅傳感器都可同樣用于負差壓，一般兩引壓端基本對稱，但負壓端一般不另標(biāo)定，如用戶要求兩引壓端高對稱性，需特別告知。
6、頻響特性：擴散硅傳感器固有頻率相對于其它產(chǎn)品較高，除此之外更多的情況是傳感器結(jié)構(gòu)的引壓腔結(jié)構(gòu)參數(shù)影響和傳感器結(jié)構(gòu)基體剛體的尺寸影響，后者不可能不限長，故主要還是引壓腔及引壓孔影響。
7、與被測介質(zhì)的匹配：傳感器接囗和電子殼體由多種不同的結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)。具有不同的介質(zhì)兼容性，為了獲得*優(yōu)的使用效果，不致因介質(zhì)不匹配而使產(chǎn)品損壞，用戶在選型定貨時應(yīng)明白介質(zhì)的準(zhǔn)確名稱、濃度、溫度。如以上各條仍不能滿足用戶的特殊要求。
六、應(yīng)用
擴散硅壓力傳感器主要應(yīng)用于供熱,制冷，化工，煤炭，石油，食品加工，供水等行業(yè),可以這么說，凡是自動化要求比較高的的行業(yè)，等可能會用到擴散硅壓力傳感器。由于擴散硅傳感器本身的特性，它不能用于高溫和低溫介質(zhì)的測量。