Silicon Pressure Transmitter

硅压力传感器是一种广泛应用于工业领域的压力变送器。它采用扩散硅或陶瓷压阻传感器作为压力检测元件,具有过载能力强、稳定性好、抗干扰能力强等优点,测量精度和重复性极高,且测量接口耐腐蚀性好。

硅压力传感器的优势

  • 硅压力传感器具有大信号输出,为后端传输和调理电路提供了极大的优势。它具有高分辨率和高灵敏度。
  • 它可以进行双重补偿,即对硅压力传感器的灵敏度温度系数和零点温度系数进行补偿。即使是成品核心也可以进行双重补偿。
  • 硅压力传感器价格相对低廉,性价比高。
  • 硅压力传感器体积小巧,易于安装,可在狭小空间内安装和使用。
  • 采用316L不锈钢机电一体化结构,经久耐用。
  • 集成专用芯片,分立元件少,温度特性好。

工业硅压力传感器技术参数

压力介质流体、气体
供电电压-30℃~160-350℃,可定制至-300~850℃
工作范围(表压/绝对压力)–最大(0~60)MPa,最小(0~0.5)kPa
(负压)—最大(-100kPa~),最小(-0.2~0.2)kPa
精度±0.5%(25℃)
过压200%满量程
长期稳定性<0.25%FS/年
响应时间<100ms
输出信号(4~20)mA+HART协议(电流两线/三线,HART协议)等
温度范围-30℃~160-350℃,可定制至-300~850℃
温度效果0.00015%FS/℃
压力连接G1/2 内螺纹或用户指定接口
电气连接防水接头 (M20*1.5)
防护等级IP65
Silicon Pressure Sensor Applications

硅压力传感器应用

硅压力传感器主要用于测量气体、液体及其他物体的压力。测量参数随后被转换为标准电信信号。

扩散硅压力变送器的应用范围 主要包括以下领域:

  1. 石油/石油化工/化工
    节流装置配合使用,可实现精确的流量测量和控制。
    测量管道和储罐中的压力和液位。
  2. 电力/城市燃气/其他企业
    需要高稳定性和高精度测量的场所。
  3. 纸浆和造纸
    用于需要耐化学腐蚀等性能的场所。
  4. 钢铁/有色金属/陶瓷
    用于炉膛压力测量以及其他需要高稳定性和高精度测量的场所。
    适用于需要在严格控制(温度、湿度等)条件下进行稳定测量的场所。
  5. 机械/造船
    用于需要在严格控制温度和湿度等高精度条件下进行稳定测量的场所。

压力传感器种类繁多,例如电阻式应变压力传感器、半导体应变压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器等等。

目前,应用最广泛的 压力传感器 包括:扩散硅压阻式压力传感器、陶瓷压阻式压力传感器、溅射膜压力传感器、电容式压力传感器以及耐高温蓝宝石压力传感器。

但应用最广泛的是压阻式压力传感器,它价格极低、精度高、线性度好。

延伸阅读:What is an air pressure transducer?

当半导体硅材料受到力作用时,其原子晶格会发生变化。
也就是说,晶格间距会发生变化。进而,硅材料的载流子迁移率会发生变化。
载流子浓度也会发生变化。载流子的横向分布结构和纵向分布都会受到扰动。
材料的分布结构最终会导致材料电阻率的变化。以上仅是压阻式压力传感器工作原理的一半。
对导电硅材料压阻效应的详细阐述。

另一种广泛应用的压力传感器是电阻应变传感器。与压阻式压力传感器相比,两者的工作原理本质上不同。

半导体硅压阻式压力传感器的压阻效应与金属应变计的应变效应两者的区别在于:前者的输出功率,即电阻值的变化主要取决于材料本身。

材料电阻率的变化。后者的输出功率,即电阻值的变化,取决于:材料几何形状的变化(应变)。

半导体硅材料的灵敏度很高,是金属应变计的50到100倍。

1954年,史密斯致力于研究半导体硅材料的压阻效应。同时,他利用这种效应制造了压力传感器。

早期研究的硅压力传感器与半导体应变计类似。经过开发和研究,通过扩散或离子注入将N型硅片掺杂P型杂质,并定制电阻条。在电阻条背面连接合适的桥式电路,制成集成电路。

与电阻应变计的使用方法相同,该芯片不能独立完成测量工作,还需要牢固地连接到弹性元件上才能感知被测压力的变化。

扩散硅压阻压力传感器是指使用上述芯片制成的传感器。作为敏感元素。

压阻式压力传感器的压阻芯片封装在壳体内,其周边固定形成硅杯状结构。

在圆形硅膜片上,采用上述扩散或离子注入掺杂方法制作四个阻值相等的电阻条。

其中两个电阻条置于受压应力范围内,另外两个置于受拉应力范围内。它们共同构成惠斯通电桥测量电路。

电阻条引出电桥的电源端和输出端。

将上述结构采用集成电路制造工艺封装,即可得到扩散硅压阻式压力传感器。

电容式压力传感器是一种利用电容敏感元件将测得的压力转换为与其具有一定关系的电信号输出的压力传感器。其特点是输入能量低、动态响应高、自然效应小、环境适应性好。

它通常采用圆形金属膜或镀金属膜作为电容器的电极。当膜受到压力变形时,膜与固定电极之间形成的电容会发生变化。通过测量电路,可以得到与电压具有一定关系的输出电信号。

电容式压力传感器属于极距可变电容式传感器。它们可以分为单电容式压力传感器和差分电容式压力传感器。

目前的MEMS压力传感器包括硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器。两者都是在硅片上制造的微机电传感器。

硅压阻式 压力传感器 利用高精度半导体电阻应变片构成惠斯通电桥,作为力-电转换测量电路。它具有测量精度高、功耗低、成本极低等优点。压阻式传感器用于惠斯通电桥。如果没有压力变化,其输出为零,几乎不消耗功率。

电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造网格状结构。上下两个横向栅板构成一组电容式压力传感器。压力会使上横向栅板向下移动,从而改变上下横向栅板之间的间距,进而改变栅板间的电容值,即Δ压力 = Δ电容。

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Product Brand: Sino-Inst

Product Currency: USD

Product Price: 29

Price Valid Until: 2029-09-09

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