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    單晶硅壓力傳感器使用過程中“居里點”的重要性

    瀏覽次數:775發布日期:2021-05-21
       單晶硅壓力傳感器是為了確保食品藥品的衛生和安全,確保食品藥品不會通過接觸的壓力變送器與有毒、有害、有污染的物質成分或不適合混淆的物質接觸和相混,與食品藥品直接接觸的壓力變送器的材料、結構、性能、加工(如焊接、拋光等)、潔凈處理等方面都有著一系列的衛生要求,滿足這些特殊要求就是衛生型壓力變送器/衛生型壓力傳感器。
      單晶硅從廣義上來劃分其實是一種應變式壓力變送器,只是在傳統應變式壓力變送器的基礎上利用MESM技術和硅片技術使其具有更高的測量精度。單晶硅壓力變送器的敏感元件是利用晶元切割和離子注入等技術,將P型雜質擴散到能作為彈性元件的N型硅片上,形成極薄的導電P型層,然后在P極和N極上敷銅制作出引線,形成單晶硅應變片。這其中還需要在N型硅基底上光刻一個全動態具有壓阻效應的惠斯登電橋。壓阻硅片完成后將其封裝在一個密閉腔體內的中心軸上,該軸線兩邊分別布置正腔室和負腔室,當正負腔室壓力發生變化時,硅膜片一側壓縮一側拉伸,使惠斯頓電橋失衡,輸出一個與壓力相對應的電信號。壓力變送器表頭中的電子模塊利用儀表放大器將傳感器的微弱電信號放大,然后送至MCU進行采樣計算,最終利用輸出電路將壓力信號轉換成標準的通訊信號。
      核心測量晶片在超過一定比例的額定工作壓力后,易影響測量精度,甚至破裂失效。許多測量場合操作引起的失誤,或壓力管路內出現非正常性的壓力沖擊和波動,易產生遠超過壓力傳感器測試量程的壓力信號,使得測量硅膜片處于壓力過載狀態下。普通壓力傳感器無過載保護功能,此場合下易導致傳感器信號發生器損壞,使得傳感器終止工作。因此,如何有效地保護硅傳感器在現場的可靠運行,已越來越引起傳感器生產商和用戶的重視。昌暉儀表提出的這種針對單晶硅壓力傳感器的過載保護設計方法,可解決上述問題。
      主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體,壓電效應就是在這種晶體中發現的,在一定的溫度范圍之內,壓電性質一直存在,但溫度超過這個范圍之后,壓電性質*消失(這個高溫就是所謂的“居里點”)。
      壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理,壓電傳感器不能用于靜態測量,因為經過外力作用后的電荷,只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的,所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態的應力。
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