當(dāng)前國(guó)際上主流的高穩(wěn)定性壓力變送器和差壓變送器主要有金屬電容式、單晶硅諧振式和單晶硅電阻式三種類型，昌暉儀表在本文對(duì)市場(chǎng)上這三種主流的壓力變送器技術(shù)做介紹。
金屬電容式壓力變送器技術(shù)
金屬電容式壓力變送器技術(shù)是第一種，以美國(guó)工廠研發(fā)和生產(chǎn)的3051金屬電容式壓力/差壓變送器為代表。它的工作原理為：外界壓差傳遞到內(nèi)部的金屬電容極板，當(dāng)極板發(fā)生位移后即產(chǎn)生電容量的變化，將這種電容量的變化通過(guò)電子電路收集、放大和軟件補(bǔ)償處理后，就得到壓力信號(hào)的線性輸出。金屬電容式傳感器技術(shù)由20世紀(jì)80年代開始就引入中國(guó)大陸以后，在國(guó)內(nèi)得到了大規(guī)模的使用和推廣。國(guó)內(nèi)儀表制造商經(jīng)過(guò)多年的研究和探索，至21世紀(jì)初多數(shù)廠家開始將這種變送器進(jìn)行了小型化處理，體積大幅縮小，并且由模擬電路逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱藬?shù)字電路，最終實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度等級(jí)從0.5級(jí)提升到了0.1級(jí)，但這種改進(jìn)沒有根本性改變傳感器的結(jié)構(gòu)。后來(lái)美國(guó)羅斯蒙特工廠生產(chǎn)的新系列變送器，在原型號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)隔離、懸浮、電路可靠性提升等大量的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，其測(cè)量穩(wěn)定性較高，但是由于傳感器采用的是金屬電容結(jié)構(gòu)件，其測(cè)量回差、靜壓性能上存在著一定的限制。
單晶硅諧振式壓力變送器技術(shù)
單晶硅諧振式壓力變送器技術(shù)是第二種，是由日本橫河工廠研發(fā)和生產(chǎn)的單晶硅壓力、差壓變送器為代表。其工作原理為：外界壓差傳遞到內(nèi)部的單晶硅諧振梁，諧振梁在壓力的作用下產(chǎn)生了一對(duì)跟隨壓力變化的差動(dòng)的頻率信號(hào)，將這對(duì)差動(dòng)的頻率信號(hào)通過(guò)電子電路收集、放大和軟件補(bǔ)償處理后，就得到壓力信號(hào)的線性輸出。日本單晶硅諧振式變送器技術(shù)，較之美國(guó)電容式傳感器其生產(chǎn)過(guò)程中的制造成本控制有一定的優(yōu)勢(shì)。主要的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在溫度和靜壓補(bǔ)償環(huán)節(jié)中，即：雙諧振回路的原始差動(dòng)信號(hào)輸出，而此差動(dòng)信號(hào)不受溫度和靜壓的影響。因此，對(duì)于變送器的溫度零位補(bǔ)正操作較為簡(jiǎn)便。但是由于放棄了對(duì)量程下的溫度補(bǔ)償，因此其量程精度略受影響。代國(guó)內(nèi)川儀橫河生產(chǎn)的EJA系列變送器就屬于這種技術(shù)。
單晶硅電阻式壓力變送器技術(shù)
單晶硅電阻式壓力變送器技術(shù)是第三種，以德國(guó)、瑞士制造為代表的單晶硅電阻式壓力、差壓變送器為代表，也是目前昌暉儀表制造有限公司壓力變送器采用的技術(shù)，其單晶硅壓力變送器工作原理為：外界壓差傳遞到內(nèi)部的單晶硅全動(dòng)態(tài)的壓阻效應(yīng)惠斯頓電橋。惠斯頓電橋在壓力的作用下產(chǎn)生一個(gè)跟隨壓力變化的電壓信號(hào)輸出，將這個(gè)電壓信號(hào)通過(guò)電子電路收集、放大和軟件補(bǔ)償處理后，就得到壓力信號(hào)的線性輸出。
這種單晶硅電阻式傳感器的輸出靈敏性高、信號(hào)量大、回差極小，并且電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)潔可靠。因此，國(guó)際上較多變送器制造廠商優(yōu)先采用此方案進(jìn)行高端變送器的研發(fā)和制造。較之金屬電容式傳感器和單晶硅諧振式傳感器，單晶硅電阻芯片的應(yīng)用具有較為特殊的工藝要求，主要表現(xiàn)在 硅芯片的無(wú)應(yīng)力封裝技術(shù)和硅薄膜的單向過(guò)載保護(hù)技術(shù)方面。
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