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高温压力传感器在设计中的难点

158次 2018-04-23 返回 >

压力传感器是目前应用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主,利用压电效应,把弹性体的形变转换成对应压力的大小。 
 高温压力传感器是目前应用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主,利用压电效应,把弹性体的形变转换成对应压力的大小。随着半导体技术和MEMS技术的发展,压力传感器性能得到大幅提高,不仅体积小、质量轻、功耗小,而且精度、稳定性、可靠性更高,这也大大扩展了它的应用市场。高温压力传感器主要是为了解决高温环境下各种气体、液体压力的测量,广泛应用于锅炉、管道、高温反应容器内的压力、井下压力和各种发动机腔体内的压力、高温油品液位与检测、油井测压等领域压力的测量。在这些领域中,传感器都处于高温环境条件下工作,使得传感器的放大电路工作很容易失效,这也是高温压力传感器设计的难点。最好的解决办法就是将传感器件与放大电路相分离,其中传感器件由MEMS工艺来实现,信号激励与信号处理由计算机来完成。

    硅电容式压力传感器的感应元件是半导体薄膜,它主要由单晶硅和多晶硅制作而成。典型的电容式传感器结构由上下电极、绝缘体和衬底所组成。当薄膜受压力作用时,它会发生形变,这就导致上下电极之间的距离紧跟着发生变化,从而使电容发生变化。但电容的变化与上下电极之间的距离呈非线性关系。所以,要用补偿电路对其进行补偿。由于高温条件对补偿电路的影响很大,所以应当避免补偿电路在高温环境下工作,最好的解决办法就是把传感器件与放大电路分离,通过模型识别来得到所测环境的压力。