雖然硅油壓力傳感器相關(guān)的歷史問(wèn)題已經(jīng)有了很好的記錄，隨著最近傳感器設(shè)計(jì)的進(jìn)步使得有了改進(jìn)版本，并克服了許多缺點(diǎn)，印象傳感器和系統(tǒng)有限公司銷(xiāo)售總監(jiān)SamDrury說(shuō)。

歷史上，使用硅傳感元件的充油壓力傳感器在測(cè)量性能和可靠性方面受到了許多不同因素的影響。然而，現(xiàn)在進(jìn)入市場(chǎng)的最新版本得益于許多改進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)，因此能夠克服這些缺點(diǎn)。

大多數(shù)硅壓力傳感器都是介質(zhì)隔離型的，即它們使用隔離隔膜工作.當(dāng)測(cè)量壓力時(shí)，這種隔膜通過(guò)油將壓力彎曲并傳遞到硅片上。與最新的傳感器設(shè)計(jì)相比，傳統(tǒng)的充油隔膜、硅壓力傳感器使用的油量要大得多。

雖然這種油的成本一般不是用戶的問(wèn)題，但這種油對(duì)傳感器的整體性能和熱穩(wěn)定性的影響是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)因素。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，空氣往往會(huì)穿透房屋，并被困在油中，這可能會(huì)造成問(wèn)題。當(dāng)傳感器的工作溫度波動(dòng)時(shí)，隨著空氣的膨脹或收縮，油的物理特性發(fā)生變化，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差。隨著時(shí)間的推移，當(dāng)傳感器變得不那么密閉，更多的空氣將進(jìn)入室內(nèi)，問(wèn)題惡化。

為了解決這些問(wèn)題，最新的硅壓力傳感器采用了改進(jìn)的機(jī)械密封設(shè)計(jì)，與以前的版本相比，這種設(shè)計(jì)只使用了石油體積的一小部分。這意味著，即使任何空氣進(jìn)入油，油量也會(huì)減少，因此溫度波動(dòng)對(duì)油的影響要小得多，從而使測(cè)量性能更加可靠，熱穩(wěn)定性得到改善。這些影響并沒(méi)有完全消除，但與傳統(tǒng)版本相比大大減少了。這意味著最新的傳感器與改進(jìn)的機(jī)械密封現(xiàn)在適合在真空條件下使用。

現(xiàn)在也有可能出現(xiàn)更高的超壓。通常情況下，最新的硅壓力傳感器在1 bar及以上工作時(shí)會(huì)提供5倍的超壓，這比目前市面上的設(shè)備要高得多，因此為客戶提供了額外的安全保障，即使在系統(tǒng)超壓狀態(tài)下，傳感器也能持續(xù)。同樣，對(duì)于1巴以下的壓力范圍，最新的傳感器通常提供10倍的超壓，因此保護(hù)敏感的低量程隔膜。

精度也提高到±0.1%，與傳統(tǒng)的傳感器相比有很大的提高，包括傳感器的分辨率、重復(fù)性和熱穩(wěn)定性也有類(lèi)似的提高。

全不銹鋼結(jié)構(gòu)的充油硅壓力傳感器也可用于食品和飲料加工。最新的感應(yīng)器與食品級(jí)油一起工作，由于其密封性能的改善，能夠抵抗頻繁的洗滌、化學(xué)物質(zhì)和其他清潔劑。

過(guò)去，充油硅壓力傳感器一直存在定位問(wèn)題。例如，如果一個(gè)傳感器在水平位置被工廠校準(zhǔn)為4mA，但在應(yīng)用中，則安裝在一個(gè)角度或略有偏移的位置，油的物理特性的變化(由于重力效應(yīng))可能會(huì)影響傳感器的測(cè)量性能。在最新的版本，使用的油明顯較少，并沒(méi)有受到同等程度的影響，重力對(duì)石油的影響大大減少。

用戶選擇硅壓力傳感器而不是替代壓力傳感技術(shù)有很多原因。以下是一些技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

完全彈性

用硅壓力傳感器，基底膜片通常由‘n’型單晶層硅制成，100%的彈性一直到它的斷點(diǎn)。這使硅成為用作傳感膜片的理想材料。

低滯后

高彈性材料和幾乎完美的粘合和集成應(yīng)變規(guī)的結(jié)合產(chǎn)生了一個(gè)幾乎沒(méi)有滯后的結(jié)構(gòu)。這可以確保壓力讀數(shù)是精確的，而不管壓力變化的方向如何。

重復(fù)性

應(yīng)變計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的關(guān)鍵元件。由于這些量規(guī)是化學(xué)改變的區(qū)域的一片均勻的材料，他們將幾乎完全變形(沒(méi)有滯后或分離)與應(yīng)力的隔膜。這意味著壓力測(cè)量的重復(fù)性在許多壓力循環(huán)中是很好的(即傳感器沒(méi)有疲勞)。

高規(guī)因子

對(duì)于給定的壓力變化，半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)之間的電壓降可以達(dá)到很高的水平，這意味著可以更好地利用模擬數(shù)字分辨率和提高信噪比。

緊湊輕巧

硅芯片和硅壓阻元件采用化學(xué)刻蝕、微機(jī)械加工、摻雜和掩蔽相結(jié)合的方法制造，利用微電子元件制造機(jī)械結(jié)構(gòu)，使微型傳感元件得以生產(chǎn)。由于傳感膜片通常是控制整個(gè)傳感器設(shè)計(jì)直徑的限制因素，一個(gè)更緊湊的傳感元件將有助于工程師設(shè)計(jì)更緊湊、重量更輕的壓力傳感器。

加速

硅感測(cè)元件的緊湊性和重量減輕意味著它們對(duì)加速力不太敏感。因此，這些傳感器在具有高G力水平、高振動(dòng)或沖擊的應(yīng)用中是首選的。

穩(wěn)定度

半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)不是粘貼、印刷或電鍍到傳感膜片表面，而是同一材料的化學(xué)改變部分。隨著時(shí)間的推移，應(yīng)變片鍵會(huì)隨著壓力和溫度的循環(huán)而惡化或變化，從而導(dǎo)致傳感器性能的不穩(wěn)定。

高超壓

與其他類(lèi)型的應(yīng)變計(jì)相比，半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)的規(guī)范因數(shù)較高，因此可以在給定的壓力范圍內(nèi)使用更硬的隔膜，以便能夠指定高超壓額定值，而不會(huì)影響太大的靈敏度。硅的高彈性也使得硅比其它彈性較低的隔膜材料更容易應(yīng)變，幾乎沒(méi)有產(chǎn)生應(yīng)力。

動(dòng)態(tài)響應(yīng)

由于半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，對(duì)于傳感膜片而言，其相對(duì)于橫截面面積的厚度相對(duì)較高。此外，小尺寸導(dǎo)致很高的固有頻率。這結(jié)合彈性和原子結(jié)合應(yīng)變儀，使硅應(yīng)變片高度響應(yīng)快速變化的壓力。

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