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单晶硅压力变送器工作原理

点击次数:6442    更新时间:2018-01-02

广州东仪自动化科技有限公司生产的压力、液位、流量计等广泛应用于工业领域,作为当前工业智能变送器领域的革新产品,单晶硅压力变送器也被称为复合微硅固态传感器、智能变送器和高精度智能变送器等等,受到主流工业企业的青睐。

 广州东仪自动化科技有限公司是研发与生产压力液位流量计等变送器厂商。下面我们简单介绍一下单晶硅压力变送器的工作原理,如图1所示,单晶硅压力变送器的敏感元件是将P型杂质扩散到N型硅片上,形成极薄的导电P型层,焊上引线即成“单晶硅应变片”,其电气性能是做成一个全动态的压阻效应惠斯登电桥。该压阻效应惠斯登电桥和弹性元件(即其N型硅基底)结合在一起。介质压力通过密封硅油传到硅膜片的正腔侧,与作用在负腔侧的介质形成压差,它们共同作用的结果使膜片的一侧压缩,另一侧拉伸,压差使电桥失衡,输出一个与压力变化对应的信号。惠斯登电桥的输出信号经电路处理后,即产生与压力变化成线性关系的4-20mA标准信号输出。

 对于表压传感器,其负腔侧通常通大气,以大气压作为参考压力;对于绝压传感器,其负腔侧通常为真空室,以真空作为参考压力;对于差压传感器,其负腔侧的导压介质通常和正腔侧相同,如硅油、氟油、植物油等。 

单晶硅传感器结构图

 图1  单晶硅传感器结构图

膜片受压示意图

2  膜片受压示意图

 如图2所示,在正负腔室的压差作用下,引起测量硅膜片(即弹性元件)变形弯曲,当压差P小于测量硅膜片的需用应力比例极限σp时,弯曲可以*复位;当压差P超过测量硅膜片的需用应力比例极限σp后,将达到材料的屈服阶段,甚至达到强化阶段,此时撤去压差后测量硅膜片无法恢复到原位,导致发生不可逆转的测量偏差;当压差P达到或超过测量硅膜片能承受的zui高应力σb后,测量硅膜片破裂,直接导致传感器损坏。因此,通过阻止或削弱外界的过载压差P直接传递到测量硅膜片上,可以有效保护传感器的测量精度和寿命。

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