導(dǎo)讀:我們知道敏感元件是能夠靈敏地感受被測變量并作出響應(yīng)的元件。壓力傳感器就是其中一種,但是傳感器不同于一般的敏感元件它的輸出響應(yīng)還必須是易于傳送的物理量,本文介紹壓力傳感器工作原理。
傳感器不但應(yīng)該對被測量敏感,而且具有把它對被測量的響應(yīng)傳送出去的功能。也就是說,傳感器不只是一般的敏感元件,它的輸出響應(yīng)還必須是易于傳送的物理量。例如:上訴的彈性膜盒的輸出響應(yīng)是形變,是微小的幾何量,不便于向遠方傳送。如果把膜盒中心的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙輼O板的間隙變化,就成為輸出響應(yīng)是電容量的壓力傳感器。
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由于電信號最便于傳送,所以絕大多數(shù)傳感器的輸出是電量的形式,如電壓、電流、電阻、電感、電容、頻率等。
變送器是從傳感器發(fā)展而來的,凡能輸出標準信號的傳感器就稱為變送器。(標準信號是物理量的形式和數(shù)值范圍都符合國際標準的信號。例如直流4~20mA)有了統(tǒng)一的信號形式和數(shù)值范圍,就便于把各種變送器和其他儀表組成檢測系統(tǒng)或調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
輸出為非標準信號的傳感器,必須和特定的儀表或裝置配套,才能實現(xiàn)檢測或調(diào)節(jié)功能。為了加強通用性和靈活性,某些傳感器的輸出可以靠轉(zhuǎn)換器把非標準信號轉(zhuǎn)換成標準信號,使之與帶有標準信號的輸入電路或接口的儀表配套。不同的標準信號也可借助于轉(zhuǎn)換器互相轉(zhuǎn)換。例如利用氣/電轉(zhuǎn)換器,能把20~100 kPa的空氣壓力轉(zhuǎn)換成0~10mA的直流電流。
位式作用和連續(xù)作用:
位式作用,也稱為開關(guān)作用,即傳感器在輸入變量整個變化范圍內(nèi)其輸出相應(yīng)只有兩種狀態(tài),例如空氣狀態(tài)的“高”和“低”。位式作用的傳感器多用于被測變量的超限報警、連鎖保護、順序控制。例如我們的壓力開關(guān)。
需要連續(xù)檢測或調(diào)節(jié)某些變量時,就必須用連續(xù)作用的傳感器或變送器。
長野的變送器中所使用的傳感器SS—蒸發(fā)型半導(dǎo)體應(yīng)變片的特點:
(1)相對于粘貼式和擴散式,蒸發(fā)式為新技術(shù)。
(2)其可測壓力范圍 -0.1~0.3MPa;0~200MPa 。
(3)具有很好耐用性和穩(wěn)定性。
半導(dǎo)體應(yīng)變片的制作方法:粘貼方式、蒸發(fā)方式、擴散方式。
長野的變送器,如KM31、KM10 等,其半導(dǎo)體應(yīng)變片部分、感應(yīng)元件(不銹鋼隔膜)以及壓力接口部分通過焊接連接成一體,具有很高的穩(wěn)定性和可靠性,抗震性和抗沖擊性良好。
蒸發(fā)式半導(dǎo)體應(yīng)變片的具體制作方式如下:
(1)在不銹鋼隔膜上使用CVD等離子沉淀一層SiO2絕緣膜
(2)在SiO2絕緣膜上再沉淀一層多晶硅。
(3)在多晶硅上使用激光蝕刻,應(yīng)變片成型 。
(4)用電子束照射蒸鍍,配上金制電極。
(5)再使用CVD等離子沉淀一層SiNx保護膜。
根據(jù)傳感器或變送器的安裝場所有無易燃易爆氣體及危險程度,選擇隔爆型及本安型。
(1)隔爆型在內(nèi)部電路和周圍易燃氣體之間采取了隔離措施,允許使用在有一定危險性的環(huán)境里 。
(2)本安型即本質(zhì)安全型的簡稱,依靠特殊設(shè)計的電路保證在正常工作及故障(意外短路或斷路)狀態(tài)下都不會引起燃爆事故,可用在十分易燃易爆的場所。