緊湊、堅固、高靈敏度的壓力傳感器
發布時間:2008-12-04
中心議題:
- 壓力傳感器需要具有小型化的體積、堅固的外殼、更廣的溫度範圍、高測量精度
- 愛普科斯集團開發的滿足以上要求的壓力傳感器介紹
解決方案:
- 使要測量的壓力不直接傳送到元件而先經過耦合媒介來大幅度提高傳感器的抵抗性
- 傳感器包裝由多層陶瓷(LTCC或HTCC)製成。整個信號處理電路的電氣互連都可以合並在陶瓷層中
- 通過使用具有良好的媒介抵抗性和充分的溫度穩定性的塑料封裝使傳感器免受外部環境影響
壓力傳感器受到越來越嚴格的要求。這要求傳感器同時具有小型化的體積、堅固的外殼、更廣的溫度範圍和高測量精度。愛普科斯集團采用新的封裝概念,已經開發出高度堅固的壓力傳感器。這類傳感器工作範圍介於100 mbar至25bar,並且可在-40℃至+140℃的更廣的溫度範圍內使用,且精確度高於1%(全範圍)。
傳感器的結構
通(tong)過(guo)調(tiao)偏(pian)由(you)摻(chan)雜(za)壓(ya)阻(zu)電(dian)阻(zu)器(qi)組(zu)成(cheng)的(de)惠(hui)斯(si)通(tong)電(dian)橋(qiao),測(ce)量(liang)的(de)壓(ya)力(li)被(bei)轉(zhuan)換(huan)為(wei)壓(ya)阻(zu)傳(chuan)感(gan)元(yuan)件(jian)中(zhong)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)。作(zuo)為(wei)由(you)單(dan)晶(jing)矽(gui)製(zhi)成(cheng)的(de)微(wei)係(xi)統(tong)元(yuan)件(jian),壓(ya)阻(zu)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)具(ju)有(you)長(chang)期(qi)的(de)高(gao)穩(wen)定(ding)性(xing),而(er)這(zhe)正(zheng)是(shi)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)的(de)重(zhong)要(yao)標(biao)準(zhun)。
為保證機械退耦,矽傳感元件被安裝在具有特殊外形的矽基材上,該基材由粘性彈性封條與傳感器封裝作機械隔離。
chuantongyazuguiceliangyuanjiandequedianzhiyishiqiduigezhongmeijiededikangxingjiaocha。weiledafududitigaodikangxing,yaoceliangdeyalibuzhijiebeichuansongdaoyuanjian,ershixianjingguoouhemeijie。duoxing、高(gao)絕(jue)緣(yuan)液(ye)體(ti),如(ru)矽(gui)油(you)或(huo)純(chun)淨(jing)自(zi)然(ran)油(you),是(shi)食(shi)品(pin)行(xing)業(ye)應(ying)用(yong)合(he)適(shi)的(de)媒(mei)介(jie)。它(ta)們(men)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)對(dui)傳(chuan)感(gan)元(yuan)件(jian)的(de)長(chang)期(qi)保(bao)護(hu)。測(ce)量(liang)和(he)耦(ou)合(he)媒(mei)介(jie)由(you)一(yi)層(ceng)金(jin)屬(shu)薄(bo)膜(mo)隔(ge)離(li)。這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)抵(di)消(xiao)由(you)封(feng)裝(zhuang)內(nei)填(tian)充(chong)媒(mei)介(jie)的(de)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)引(yin)起(qi)的(de)體(ti)積(ji)變(bian)化(hua),並(bing)允(yun)許(xu)輸(shu)入(ru)和(he)傳(chuan)送(song)壓(ya)力(li)。
創新的傳感器包裝由多層陶瓷(LTCC或HTCC)製(zhi)成(cheng)。這(zhe)樣(yang),整(zheng)個(ge)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)電(dian)路(lu)的(de)電(dian)氣(qi)互(hu)連(lian)都(dou)可(ke)以(yi)合(he)並(bing)在(zai)陶(tao)瓷(ci)層(ceng)中(zhong)。測(ce)量(liang)信(xin)號(hao)由(you)信(xin)號(hao)傳(chuan)感(gan)器(qi)放(fang)大(da),該(gai)傳(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)過(guo)單(dan)獨(du)編(bian)程(cheng)補(bu)償(chang)靜(jing)態(tai)傳(chuan)感(gan)器(qi)故(gu)障(zhang)。壓(ya)力(li)變(bian)送(song)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)與(yu)標(biao)準(zhun)化(hua)的(de)界(jie)麵(mian)一(yi)致(zhi),變(bian)化(hua)範(fan)圍(wei)介(jie)於(yu)0.5 V至4.5 V。這樣可以保證向信號處理單元的傳送具有足夠的抗幹擾性。無需使用其它信號處理電路板。圖2顯示的是具有所有壓力測量和信號處理所需元件的OEM傳感元件。

該設計的優點是其體積小於3cm³。尤you其qi是shi該gai解jie決jue方fang案an使shi基ji於yu單dan芯xin片pian傳chuan送song元yuan件jian的de小xiao型xing化hua和he媒mei介jie隔ge離li差cha分fen壓ya力li測ce量liang成cheng為wei可ke能neng。該gai壓ya力li變bian送song器qi可ke用yong於yu任ren何he能neng夠gou將jiang其qi集ji成cheng在zai高gao水shui平ping係xi統tong中zhong的de應ying用yong,這zhe樣yang的de係xi統tong應ying足zu以yi保bao護hu變bian送song器qi不bu受shou外wai部bu影ying響xiang。將jiang媒mei介jie運yun送song至zhi壓ya力li輸shu入ru線xian的de部bu分fen由you不bu鏽xiu鋼gang製zhi成cheng,保bao證zheng對dui侵qin蝕shi性xing媒mei介jie具ju有you高gao抵di抗kang性xing。根gen據ju壓ya力li範fan圍wei和he結jie合he場chang所suo,工gong藝yi連lian接jie件jian可ke以yi是shiO形環、管件或螺絲。其應用包括用多傳感器係統測量汙水的壓力。
作為獨立測量係統的已封裝壓力變送器
如(ru)果(guo)將(jiang)壓(ya)力(li)變(bian)送(song)器(qi)用(yong)作(zuo)獨(du)立(li)測(ce)量(liang)係(xi)統(tong),必(bi)須(xu)保(bao)護(hu)其(qi)免(mian)受(shou)外(wai)部(bu)環(huan)境(jing)影(ying)響(xiang),如(ru)在(zai)其(qi)結(jie)合(he)處(chu)附(fu)件(jian)的(de)灰(hui)塵(chen)和(he)水(shui)霧(wu)。這(zhe)一(yi)點(dian)是(shi)通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)在(zai)大(da)多(duo)數(shu)應(ying)用(yong)中(zhong)都(dou)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)媒(mei)介(jie)抵(di)抗(kang)性(xing)和(he)充(chong)分(fen)的(de)溫(wen)度(du)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)塑(su)料(liao)封(feng)裝(zhuang)實(shi)現(xian)的(de)。該(gai)封(feng)裝(zhuang)及(ji)其(qi)壓(ya)力(li)端(duan)子(zi)、連接器和安裝零件都適合客戶定製(圖3)。對於要求極高的應用,還可以提供不鏽鋼封裝版本。應用包括測量差壓、監測腐蝕性氣體濾波器和測量冷卻劑壓力。

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