检测压力的传感器有根本的原理都是把压力信号转成可以处理电信号, 方式上有三种, 压力---->电阻, 压力---->电容, 压力----->频率. 压力电阻里有陶瓷压力传感器 ,扩散硅压力传感器 ,单晶硅压力传感器等一些压力传感器。压力电阻又已硅电阻居多:
在硅基底上,加工了四个压敏电阻,构成惠斯通电桥,电桥可检测压力和温度的变化。
新型的硅传感器已向复合型发展,单晶硅基底除生成传统压阻传感器外,还集成了温度传感器和静压传感器(即附加一个电桥式压力传感器)。
硅传感器的显著优点是传感器芯片加工容易,可方便地生成复合传感芯片,同时电子型传感器的精度高,长期稳定性好,无迟滞性;
缺点是硅元件受温度影响大,特别对传感器灵敏度(量程)影响较大,过载能力差,低压测量困难。由于其传感芯片需要象电容传感器那样通过膜片隔离,这就对机械加工、焊接和传递液封灌技术提出了较高要求。
应用该类型传感器的产品多如牛毛,但传感器模块(由芯片和隔离膜片组成),特别是三膜片差压式传感器模块,整体性能优良的却不是很多。
国内厂家受机械加工等工艺的限制,其传感器模块性能与国外还有较大差距。
目前,国内外基于这种传感器的变送器生产厂家最多,销量最大。
国外,ABB、Honeywell、Siemens、Endress+Hauser和Foxbolo等公司的变送器都以这种传感器为主
国内,几乎所有变送器厂家都有基于硅压阻传感器的产品,但由于硅压阻差压传感器生产困难,以及温度补偿技术落后,产品普遍是压力型,并且是模拟式和低档次居多 。 其中:单晶硅比扩散硅有较高的使用温度 ,单晶硅比多晶硅有更高的灵敏度 。
压力电容方式有:
金属电容
罗斯蒙特、
国内绝大部分叫XX51的厂家
浮动膜盒硅电容
富士
浙大中控
陶瓷电容(投入式液位用的比较多)
金属电容
传感器由一个可动电极(测量膜片)和两个固定电极形成的差动电容组成,为了实现过载保护和防止腐蚀,两侧压力引入处还设计有隔离膜片,传感器焊接成一个整体。最早在Rosemount 1151变送器上使用
由于技术成熟、原理简单,我国企业通过引进消化,目前已掌握了生产制造技术,并广泛应用于变送器中,这是我国自主知识产权变送器中生产量最大,产值最高,应用最成功的产品。
电容式传感器的最大优点是过载能力强,温度影响小(对称互补),
缺点是电隔离性差,精度较低,长期稳定性较差。
精密的加工和焊接技术,有效克服了精度和稳定性方面的缺点,性能十分优越
硅电容式:对称的差动电容被刻蚀到单晶硅片上,压力使硅片弯曲,电容器两极间的距离发生了改变,传感器的电容值相应的也变了。这种传感器兼有电容式和硅传感器的优点,国内外都是研究热点,并有相关产品
日本富士
压力频率
硅谐振式:这种传感器由硅基底和硅谐振梁组成。谐振梁呈“H”形,上面扩散有电阻层,两侧互相绝缘,并各自连接有振荡线圈。基底硅膜片未受压时,谐振梁以其固有的谐振频率做等幅振荡,受力后,谐振频率正比与压力变化,从而实现压力检测。该类传感器是Yokokawa的专利,目前仅在该公司变送器上使用,不仅具有硅元件的优点,同时其独特的V/F转换原理对温度不敏感,使其性能得到显著提高。