擴散硅壓力變送器 原理及使用

一、 一般介紹：
    硅單晶材料在受到外力作用產(chǎn)生極微小應(yīng)變時（一般步于400微應(yīng)變），其內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)的電子能級狀態(tài)會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其電阻率劇烈變化（G因子突變）。用此材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)稱為壓阻效應(yīng)。利用壓阻效應(yīng)原理，采用集成工藝技術(shù)經(jīng)過摻雜、擴散，沿單晶硅片上的特點晶向，制成應(yīng)變電阻，構(gòu)成惠斯凳電橋，利用硅材料的彈性力學(xué)特性，在同一切硅材料上進(jìn)行各向異性微加工，就制成了一個集力敏與力電轉(zhuǎn)換檢測于一體的擴散硅傳感器。給傳感器匹配一放大電路及相關(guān)部件，使之輸出一個標(biāo)準(zhǔn)信號，就組成了一臺完整的壓力變送器。

二、 技術(shù)特點：
1、 靈敏度高
    擴散硅敏感電阻的靈敏因子比金屬應(yīng)變片高50~80倍，它的滿量程信號輸出在80-100mv左右。對接囗電路適配性好，應(yīng)用成本相應(yīng)較低。由于它輸入激勵電壓低，輸出信號大，且無機械動件損耗，因而分辯率*。

3、 可靠性高
    擴散硅敏感膜片的彈性形變量在微應(yīng)變數(shù)量級，膜片zui大位移量在來微米數(shù)量級，且無機械磨損，無疲勞，無老化。平均*時間長，性能穩(wěn)定，可靠性高。

2、 精度高
    擴散硅壓力傳感器的感受、敏感轉(zhuǎn)換和檢測三位一體，無機械動件連接轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以不重復(fù)性和遲滯誤差很小。由于硅材料的剛性好萊塢，形變小，因而傳感器的線性也非常好。因此綜合表態(tài)精度很高。
4、頻響高
    由于敏感膜片硅材料的本身固有頻率高，一般在50KC。制造過程采用了集成工藝，膜片的有效面積可以很小，配以剛性結(jié)構(gòu)前置安裝特殊設(shè)計，使傳感器頻率響應(yīng)很高，使用帶寬可達(dá)零頻至100千赫茲。

6、 抗電擊穿性能好
    由于采用了特殊材料和裝配工藝，擴散硅傳感器不但可以做到130℃正常使用，在強磁
場、高電壓擊穿試驗中可抗擊1500V/AC電壓的沖擊。

5、 度性能好
    隨著集成工藝技術(shù)進(jìn)步，擴散硅敏感膜的四個電阻一致性得到進(jìn)一步提高，原始的手工
補償已被激光調(diào)阻、計算機自動休整技術(shù)所替代，傳感器的零位和靈敏度溫度系數(shù)已達(dá)10-5
/℃數(shù)量級，工作溫度也大幅度提高。
7、 耐腐蝕性好
    由于擴散硅材料本身優(yōu)良的化學(xué)防腐性能好，即使傳感器受壓面不隔離，出能在普通使
用中適應(yīng)各種介質(zhì)。硅材料又與硅油有良好的兼容性，使它在采用防腐材料隔離時結(jié)構(gòu)工藝更易于實現(xiàn)。加之它的低電壓、低電流、低功耗、低成本和本質(zhì)安全防爆的特點，可替代諸多同類型的同功能產(chǎn)品，具有*良的性能價格比。
三、 選項型提要
1、 傳感器、變送器的選擇
    用戶根據(jù)自己所測壓力的性質(zhì)，首先應(yīng)確定選擇表壓（相對于當(dāng)?shù)卮髿鈮海⒉顗骸毫蜇?fù)壓品種。如果測量液位，還要確定液位上方是自由大氣壓還是密封容器壓力。如果測量密封承壓容器內(nèi)的液位就應(yīng)該選用差壓產(chǎn)品。
2、 產(chǎn)品量程的確定
    從產(chǎn)品安全考慮，一般選擇使工作壓力值在標(biāo)準(zhǔn)量程值的60%-80%為宜，整個測
量系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的異常情況所導(dǎo)致的過載壓力不得超過產(chǎn)品允許的zui大過載。測量動態(tài)管路液體壓力時，還應(yīng)考慮水垂效應(yīng)，適當(dāng)增大產(chǎn)品載量，亦可向我所進(jìn)行技術(shù)咨詢。
3、 產(chǎn)品精度選擇
    產(chǎn)品等級按多項參數(shù)分檔，檔級越高，價格越貴。用戶可依據(jù)所檢測工況要求各項和某
單項參數(shù)精度指標(biāo)，以便用較低的價格實現(xiàn)較高的精度要求。產(chǎn)品給出的三項精度指標(biāo)是采用zui小二乘法或端基平移法計算的。選用傳感器時。精度等級確定應(yīng)根據(jù)測量系統(tǒng)分配發(fā)給傳感器的zui大誤差選項取。有時還應(yīng)考慮零位時漂、零位和滿度溫度系數(shù)帶入的附加誤差。
5、 差壓傳感器、變送器的選擇
通用差壓傳感器、變送器通常使用在高壓端壓力高于低壓端壓力的正差壓情況下，雖然擴散硅傳感器都可同樣用于負(fù)差壓，一般兩引壓端基本對稱，但負(fù)壓端一般不另標(biāo)定，如用戶要求兩引壓端高對稱性，需特別告知。低壓端在系統(tǒng)中有可能出現(xiàn)的超負(fù)量程使用，此時需與我公司協(xié)商。
6、頻響特性
    擴散硅傳感器固有頻率相對于其它產(chǎn)品較高，除此之外更多的情況是傳感器結(jié)構(gòu)的引壓腔結(jié)構(gòu)參數(shù)影響和傳感器結(jié)構(gòu)基體剛體的尺寸影響，后者不可能不限長，故主要還是引壓腔影響，用戶定貨時可與我公司協(xié)商解決。
7、與被測介質(zhì)的匹配
    傳感器、變送器接囗和電子殼體由多種不同的結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)。具有不同的介質(zhì)兼容性，
為了獲得*的使用效果，不致因介質(zhì)不匹配而使產(chǎn)品損壞，用戶在選型定貨時應(yīng)明白介質(zhì)的準(zhǔn)確名稱、濃度、溫度。

4、 選擇產(chǎn)品的使用溫度范圍
    產(chǎn)品在出廠前已經(jīng)過線性溫度補償。其中有些系列的變送器在組裝了電路后又進(jìn)行了綜
合溫度補償。補償范圍在單項產(chǎn)品介紹中已標(biāo)出。如用戶有特殊要求，可與我公司協(xié)商。對于使用溫度范圍寬而又要求總精度高的用戶，還可在二次儀表數(shù)據(jù)處理中采用軟件執(zhí)行溫度誤差修正。超過補償區(qū)使用，溫度系數(shù)指標(biāo)可能會超標(biāo)，但仍可使用。長期在溫度極限區(qū)工作，產(chǎn)品壽命將大大縮短。用戶使用工況如長期在低溫或超指標(biāo)高溫區(qū)工作。可與我公司協(xié)商特制。

如以上各條仍不能滿足用戶的特殊要求。我公司愿意與用戶共同探討，配合用戶解決使用要求。

四、 產(chǎn)品安裝使用注意事項
1、 仔細(xì)閱讀隨貨包裝的產(chǎn)品說明書。正確按圖連接電路。尤其注意變送器產(chǎn)品不得
發(fā)生接線錯誤。
3、 螺紋連接的產(chǎn)品在安裝和拆卸時，必須用扳手緊六方*作，安裝時不能擰的過緊，
嚴(yán)禁夾持其它部位安裝、拆卸，避免損壞相關(guān)聯(lián)結(jié)部件。引壓孔端不得有尖硬物伸入，以免損毀敏感膜或隔離膜，嚴(yán)禁敲打、撞擊、摔跌。

2、 產(chǎn)品出廠說明書、裝箱單、合格證要妥善保存，它是執(zhí)行三包的依據(jù)。

4、 產(chǎn)品外形、接囗螺紋均不得隨意進(jìn)行加工、 修改、否則造成質(zhì)量問題責(zé)任自負(fù)。
5、 禁止超指標(biāo)過載，超指標(biāo)過載造成的敏感膜損壞不在三包范圍。
應(yīng)注意如下幾種使用情況：
a、 被壓力系統(tǒng)瞬時出現(xiàn)較大過載壓力。
b、 壓力檢測時，加壓設(shè)備如水泵揚程過大，壓力強，造成液位高速運動沖擊敏感
膜膜片，大動量沖擊附加壓造成過載。
C、用活塞壓力計標(biāo)定時，活塞故障卡死未發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致壓力沖開時高過載沖擊敏感膜。
6、由于恒流電源對擴散硅傳感器的自補償功能，原則上推薦采用恒流源供電，我公司也可以提供恒流傳感一體化產(chǎn)品，如測量溫度系數(shù)要求不高，條件不允許，也可使用恒壓源。
7、擴散硅傳感器零位輸出不能直接采用單臂聯(lián)電阻法進(jìn)行消除，可采用軟件歸零法、差動輸入修整法、T型電阻網(wǎng)絡(luò)修正等。
8、嚴(yán)禁用尖硬物、螺絲刀、手指直接按壓臘片試壓，這樣zui容易造成不可修復(fù)性損壞，凡硅膜或隔離膜破損（直接按壓或壓力超標(biāo)過載才能造成的結(jié)果）而造成的產(chǎn)品零位變大、失效、均不在三包范圍內(nèi)