第二章,第1節(jié).ppt(應(yīng)變傳感器，7.8m)

1、機(jī)電類(lèi)《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用》多媒體課件 （共13章，第二章，第1節(jié)）統(tǒng)一書(shū)號(hào)：ISBN 978-7-111-34300-4課程配套網(wǎng)站www.sensor-measurement.net或www.liangsen.net 2012年7月版,第二章 電阻傳感器,本章介紹各種電阻式傳感器的原理及應(yīng)用，包括：應(yīng)變效應(yīng)、電阻應(yīng)變片、非平衡電橋、壓阻傳感器、測(cè)溫?zé)犭娮琛饷綦娮?、濕敏電阻、防爆傳感器等。本段課件介紹第二章的第一節(jié)

2、（電阻應(yīng)變傳感器）的內(nèi)容。包括：應(yīng)變片工作原理、應(yīng)變片的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)與粘貼 、應(yīng)變片的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用、荷重傳感器 、扭矩、壓阻式固態(tài)壓力傳感器 等。,應(yīng)變效應(yīng)及應(yīng)變片應(yīng)變片的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用壓阻式固態(tài)壓力傳感器,第二章,第一節(jié)應(yīng)變傳感器 目錄,第一節(jié) 電阻應(yīng)變傳感器,導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變傳感器主要由電阻應(yīng)變片、彈性元件

3、及測(cè)量轉(zhuǎn)換電橋電路等組成。介紹應(yīng)變效應(yīng)、應(yīng)變片的基本原理和分類(lèi)，非平衡電橋的特點(diǎn)、調(diào)零及溫度補(bǔ)償，荷重傳感器、汽車(chē)衡、力矩傳感器，壓阻式固態(tài)壓力傳感器，投入式液位計(jì)等。,應(yīng)變?cè)硌菔?,金屬絲受拉時(shí)，l 變長(zhǎng)、r 變小，導(dǎo)致R變大 。,一、應(yīng)變片的工作原理,1－拉伸前 2－拉伸后,電阻絲受拉后，長(zhǎng)度增加，直徑變小，電阻變大。,,應(yīng)變片的結(jié)構(gòu),1－引出線 2－覆蓋層 3－基底 4－電阻絲,l ：應(yīng)變片的工作基長(zhǎng)，b ：應(yīng)變片基

4、寬，b×l：應(yīng)變片的有效使用面積。,金屬絲受拉后的電阻變化,設(shè)有一長(zhǎng)度為l、截面積為A、半徑為r、電阻率為? 的金屬單絲，它的電阻值R及相對(duì)變化可表示為,當(dāng)沿金屬絲的長(zhǎng)度方向作用均勻拉力（或壓力）時(shí),上式中?、r、l都將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻值R發(fā)生變化。 當(dāng)金屬絲受拉時(shí),l 將增加、r 變小，均導(dǎo)致R變大。,,,半導(dǎo)體受拉后的電阻變化,某些片狀半導(dǎo)體受拉或受壓時(shí)，(Δ?/?)/?x(稱(chēng)為壓阻系數(shù))有較大的

5、變化, 導(dǎo)致半導(dǎo)體的體電阻R變大或變小,稱(chēng)為壓阻效應(yīng)。具有較大的靈敏度、非線性和溫漂。電阻相對(duì)變化為： 式中：,,,受拉時(shí)，N型硅的靈敏度Ks是負(fù)的，而P型硅的Ks是正的。不同的切片方向的Ks也有所不同，見(jiàn)下表。P型硅的π14方向切片的靈敏度較高，約為金屬的70倍。,應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量與力的關(guān)系,應(yīng)變片中的電阻絲的電阻相對(duì)變化量?R/R，與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變?x的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的，即?x =F/(AE），設(shè)K

6、為靈敏度，金屬材料的面積為A，彈性模量 為E，則? R/R又可表示為,設(shè)應(yīng)變片牢固粘貼在被測(cè)試件上，與試件有相同的軸向應(yīng)變及徑向應(yīng)變，應(yīng)變片的靈敏度K、試件的橫截面積A以及材料的彈性模量E均為已知，則只要設(shè)法測(cè)出應(yīng)變片的ΔR/R值，即可獲知試件受力Ｆ的大小。依此原理，可用于測(cè)量拉力和物體的稱(chēng)重等。,微應(yīng)變（?ε）,對(duì)于不同的金屬材料，K 略有不同，一般為2左右。而對(duì)半導(dǎo)體材料而言，由于其感受到應(yīng)變時(shí)，電阻率? 會(huì)產(chǎn)生很大的變化，所以靈敏

7、度比金屬材料大50~200倍。,在材料力學(xué)中，?x=?l/l稱(chēng)為電阻絲的軸向應(yīng)變，也稱(chēng)縱向應(yīng)變。 ?x通常很小。例如，當(dāng)?x為0.000001（10-6）時(shí)，在工程中常表示為1?m/m或 1微應(yīng)變(1 ? ?)。 對(duì)金屬材料而言，受力之后所產(chǎn)生的軸向應(yīng)變最好不要大于1?10-3，即應(yīng)小于1000?m/m（1000 ? ?），否則有可能超過(guò)材料的極限強(qiáng)度而導(dǎo)致非線性或斷裂。,應(yīng)變片的分類(lèi),應(yīng)變片可分為金屬應(yīng)變片及半導(dǎo)體應(yīng)變

8、片兩大類(lèi)。前者可分成金屬絲式、箔式、薄膜式等。,a）金屬絲式 b）金屬箔式 c）金屬箔式外形 d）半導(dǎo)體應(yīng)變片1－電阻絲 2－金屬箔 3－半導(dǎo)體 4－基片 5－引腳 6－定位標(biāo)記 7－金絲,金屬絲式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu),金屬絲式與箔式應(yīng)變片的區(qū)別,金屬絲式應(yīng)變片蠕變較大，金屬絲易脫膠，逐漸被箔式所取代。但金屬絲式應(yīng)變片價(jià)格便宜，多用于大批量、一次性試驗(yàn)。,箔式應(yīng)變片中的箔柵是金屬箔通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的。箔式應(yīng)變片與

9、片基的接觸面積大得多，散熱條件較好，在長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量時(shí)的蠕變較小，一致性較好，目前廣泛用于電子秤等各種應(yīng)變式傳感器中。,,,,,焊接溫度250℃,不同測(cè)量方向的金屬箔式應(yīng)變片圖形,.,半導(dǎo)體應(yīng)變片,以N型和P型硅為基底，利用擴(kuò)散、外延和薄膜工藝制成的。主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度比金屬應(yīng)變片高很多。缺點(diǎn)是：靈敏度的一致性差、溫漂大、電阻與應(yīng)變間非線性嚴(yán)重。在使用時(shí)，需采用半橋、全橋溫度補(bǔ)償及非線性補(bǔ)償措施。,某系列應(yīng)變片主要性能指標(biāo),上表中，哪幾個(gè)

10、型號(hào)是半導(dǎo)體應(yīng)變片？依據(jù)是什么？,,,應(yīng)變片的粘貼 1. 檢查通斷。,,2 .在選定貼應(yīng)變片的位置劃出十字線。,,3 .再用細(xì)砂紙精磨（45度交叉紋）。,,4 .用棉紗或脫脂棉花沾丙酮清潔結(jié)構(gòu)表面，擦幾遍后，不可再用手接觸表面。,,5 .用透明膠帶將應(yīng)變片與構(gòu)件在引腳處臨時(shí)固定，移動(dòng)膠帶位置使應(yīng)變片達(dá)到正確定位。,,6. 在應(yīng)變片的反面涂上一滴快干膠水，視應(yīng)變片面積而定 ，膠水量不宜過(guò)多。,,7.將塑料薄膜蓋在應(yīng)變片上，

11、用母指按壓擠出多余膠水,按壓時(shí)間一般1分鐘，室溫低時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)。,,8 .為了使膠水可靠固化，可用電吹風(fēng)微加熱處理（注意距離和均勻）,用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片絕緣電阻值，應(yīng)大于20MΩ,9 .將應(yīng)變片引線焊接在接線片上，焊點(diǎn)要光滑牢固。引線不能繃緊，需形成弧線與接線片相連。,,10 .將連接應(yīng)變儀的導(dǎo)線焊接在接線片上（焊接時(shí)間盡量短）,把導(dǎo)線用絕緣膠帶固定在構(gòu)件上，再一次檢查應(yīng)變片質(zhì)量,,11.在應(yīng)變片周?chē)可宪浌枘z(防潮、防損傷）。,,12

12、.硅膠固化后,應(yīng)變片粘貼工作完畢。但要再次檢查應(yīng)變片的阻值和絕緣情況。,,13.固定：,粘貼、焊接后，用膠布將引線和被測(cè)對(duì)象固定在一起，防止拉動(dòng)引線和應(yīng)變片。,材料受拉應(yīng)變的測(cè)量,將應(yīng)變片粘貼在受力的斜拉橋上的斜拉繩端部的圓柱上，測(cè)量每一根斜拉繩的應(yīng)變，從而計(jì)算出所受的拉力，檢驗(yàn)拉力是否超過(guò)設(shè)計(jì)值。,管樁材料的受壓應(yīng)變測(cè)量,預(yù)應(yīng)力管樁的受力預(yù)測(cè)：工作人員正在貼應(yīng)變片,應(yīng)變片粘貼在管樁上，四片應(yīng)變片可組成全橋,三、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路——非平衡

13、電橋,金屬應(yīng)變片的電阻變化范圍很小，如果直接用歐姆表測(cè)量其電阻值的變化將十分困難，且誤差很大。例：金屬箔式應(yīng)變片的標(biāo)稱(chēng)阻值R0為100?，靈敏度K=2，粘貼在橫截面積為9.8mm2的鋼質(zhì)圓柱體上，鋼的彈性模量E=2?1011N/m2，所受拉力F=0.2t，受拉后應(yīng)變片的阻值R 的變化量?jī)H為0.2?。所以必須使用非平衡電橋來(lái)測(cè)量這一微小的變化量，將?R /R轉(zhuǎn)換為輸出電壓Uo。,非平衡電橋?qū)儆谖⒉罘y(cè)量,用計(jì)算機(jī)直接測(cè)應(yīng)變片電阻的變化

14、量是很困難。這是因?yàn)闇y(cè)量一個(gè)在幾百歐的基值上附加一個(gè)零點(diǎn)幾歐的變化的分辨力很低。用電橋可以把被測(cè)量的本底去掉，轉(zhuǎn)換成一個(gè)在零值附近變化的毫伏級(jí)的輸出電壓，這樣就可以通過(guò)“電橋放大電路”來(lái)放大這個(gè)微小的變化電壓，使之達(dá)到幾伏數(shù)量級(jí)的有效輸出信號(hào),接到A/D轉(zhuǎn)換器。在非平衡電阻電橋中，可以用電阻傳感器來(lái)代替某一橋臂電阻，或某幾個(gè)橋臂的電阻。當(dāng)電阻傳感器的阻值有所變化時(shí)，電橋失去平衡，計(jì)算機(jī)就可以依據(jù)電橋的輸出電壓來(lái)計(jì)算出被測(cè)值。,非平衡

15、電橋的結(jié)構(gòu),非平衡電橋由四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4組成一個(gè)四邊形的回路，每一邊稱(chēng)作電橋的“橋臂”。有4個(gè)結(jié)點(diǎn)a、b、c、d。在a、c結(jié)點(diǎn)之間接入電源Ui，而另一對(duì)結(jié)點(diǎn)（b、d）之間的電壓差作為輸出電壓Uo端。,b、d點(diǎn)對(duì)負(fù)極（a點(diǎn)）的電壓相等時(shí)稱(chēng)作 “電橋平衡”；反之，稱(chēng)作“電橋不平衡”。 電橋平衡的條件是：上下兩個(gè)橋臂的左右橋臂的電阻比例相等。,非平衡電橋的輸出電壓,,,若橋路的4個(gè)橋臂相鄰電阻的電阻值變化趨勢(shì)相同，橋路的輸出

16、電壓為零。 若相鄰電阻的電阻值變化趨勢(shì)相反，橋路就產(chǎn)生輸出電壓：,電橋平衡的條件 ：R1/R2=R4/R3或R1?R3=R4?R2,4個(gè)橋路電阻的比例通常不可能完全相同,因此必須設(shè)置“調(diào)零電位器” RP ,調(diào)節(jié)RP,最終可以使 R1?/R2?=R4/R3（ R1?、R2?是R1、R2并聯(lián)RP后的等效電阻），電橋趨于平衡，Uo被預(yù)調(diào)到零位，這一過(guò)程稱(chēng)為調(diào)零。,圖中的R5的作用是減小調(diào)節(jié)范圍，也稱(chēng)限流電

17、阻。,非平衡電橋可以分為單臂、雙臂、全橋,單臂半橋:四個(gè)橋臂中，只有一個(gè)電阻的電阻可變， R2為應(yīng)變片， R3、R4為固定電阻（低溫漂的錳合金電阻）橋路的輸出電壓為：,,單臂半橋的靈敏度最低，溫漂最大。,單臂電橋示意圖,.,,電橋放大電路（差動(dòng)減法電路）,.,,,,例： R1的初始值為120Ω，ΔR=0.1Ω，橋路激勵(lì)電壓等于12V，希望放大器的輸出電壓Uo2為100mV，求:放大倍數(shù)A,以及Rf / R11 ,并選擇R11的阻值。

18、,,?A ? =Rf / R11=Uo2 /Uo=100/2.5=40倍R11為橋臂電阻的100倍左右，取10kΩ。,解：橋路輸出電壓Uo為：,雙臂半橋,R1、 R2為應(yīng)變片， R3、R4為固定電阻（低溫漂的錳合金電阻） 。應(yīng)變片R1 、R2 感受到的應(yīng)變?1、?2相反，產(chǎn)生的電阻增量正負(fù)號(hào)相反，可以使輸出電壓Uo成倍地增大：,,,四臂全橋,全橋的四個(gè)橋臂都為應(yīng)變片，如果設(shè)法使試件受力后，應(yīng)變片R1 ~ R4產(chǎn)生的電阻增量（

19、或感受到的應(yīng)變?1~?4）正負(fù)號(hào)相間，就可以使輸出電壓Uo成倍地增大。,,,輸出電壓：,單臂、雙臂半橋、全橋工作方式中，哪一種靈敏度最高? 哪一種靈敏度最低?,,,全橋的溫度自補(bǔ)償原理,當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，四個(gè)橋臂上的應(yīng)變片溫度同時(shí)升高，假設(shè)溫度引起的電阻值漂移數(shù)值一致，就可以相互抵消，所以全橋能實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償：,,,,,雙臂半橋的溫度自補(bǔ)償,溫度升高，R1、R2同時(shí)增大( R3、R4不變)則:,,,又由于熱脹冷縮，溫度升高時(shí)，被測(cè)物

20、的長(zhǎng)度增加，應(yīng)變片被拉長(zhǎng)，引起測(cè)量誤差，必須另外增加一個(gè)補(bǔ)償塊。,單臂半橋無(wú)法實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償。,四、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用,電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)：將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，這樣就構(gòu)成測(cè)量各種物理量的專(zhuān)用應(yīng)變式傳感器。應(yīng)變式傳感器中，敏感元件一般為各種彈性體。第二類(lèi)：將應(yīng)變片貼于被測(cè)試件上，然后將其接到應(yīng)變儀上就可直接從應(yīng)變儀上讀取被測(cè)試件的應(yīng)變量。以下重點(diǎn)介紹第一類(lèi)“專(zhuān)用應(yīng)變傳感器”。,應(yīng)變式力傳

21、感器,S型力傳感器,F,F,F,F,各種懸臂梁,,各種懸臂梁,F,,端部固定螺孔,,電纜,,托盤(pán)固定螺孔,變換力的各種彈性元件,a)實(shí)心軸 b)空心軸 c、d)等截面圓環(huán) e、f、g)變形圓環(huán)h)等截面懸臂梁i)等強(qiáng)度懸臂梁j)變形的懸臂梁k)扭轉(zhuǎn)軸,懸臂梁的應(yīng)變,當(dāng)力F垂直向下作用于懸臂梁的末端時(shí)，梁的上表面產(chǎn)生拉應(yīng)變，下表面產(chǎn)生壓應(yīng)變。對(duì)于任一指定點(diǎn)，上下表面的應(yīng)變大小相等、符號(hào)相反。設(shè)等截面梁的截面厚度為δ

22、，寬度為b，總長(zhǎng)為，則在距離固定端l處沿長(zhǎng)度方向的應(yīng)變與離根部的距離成正比:,等截面懸臂梁的最大應(yīng)變產(chǎn)生在梁的根部，該部位也是結(jié)構(gòu)最薄弱處。,等強(qiáng)度懸臂梁,應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及受力變形演示,應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼位置,F,,圓柱形彈性元件（等截面軸）的應(yīng)變,設(shè)軸的橫截面積為A，軸材料的彈性模量為E，材料的泊松比為μ，當(dāng)?shù)冉孛孑S承受軸向拉力或壓力F時(shí)，軸向應(yīng)變(有時(shí)也稱(chēng)為縱向應(yīng)變)εx為：,與軸向垂直方向上的徑向應(yīng)變(

23、有時(shí)也稱(chēng)橫向應(yīng)變)εy為,,鋼的彈性模量約為2?1011N／m2。當(dāng)被測(cè)力較小時(shí)，可用鋁合金。鋁的彈性模量約為0.7×1011 N／m2。材料越軟，彈性模量也越小，其靈敏度也越高。,應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）,,F,,F,,F,荷重傳感器原理演示,貼在荷重傳感器表面的應(yīng)變片在向下力的作用下，產(chǎn)生變形。軸向變短，徑向變粗。,,荷重傳感器的應(yīng)用（汽車(chē)衡）,用一個(gè)橋路激勵(lì)源來(lái)激勵(lì)4個(gè)圓柱狀荷重傳感器的橋路，由4路A/D轉(zhuǎn)換

24、器將4個(gè)橋路的輸出轉(zhuǎn)換為4個(gè)數(shù)字量，由單片機(jī)進(jìn)行加法運(yùn)算。,汽車(chē)衡,測(cè)量汽車(chē)毛重，再扣除已知該型號(hào)汽車(chē)的自重，就可以判斷超載,汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng),荷重傳感器計(jì)算,當(dāng)KF 為常數(shù)時(shí)，橋路所加的激勵(lì)源電壓Ui 越高，滿(mǎn)量程輸出電壓Uom也越高。,思考：綜合考慮靈敏度與功耗、發(fā)熱等因數(shù)， Ui 的取值范圍多少為好？,,,,荷重傳感器應(yīng)用估算,解：從該荷重傳感器銘牌上得到F m=100?103N，KF= 2mV/V， 可計(jì)算得到Uom=12mV。

25、根據(jù)上述公式計(jì)算得被測(cè)荷重：,,例：用某荷重傳感器稱(chēng)重。當(dāng)橋路電壓Ui為6V時(shí)，測(cè)得橋路的輸出電壓Uo為8mV，求被測(cè)荷重為多少?lài)崳?荷重傳感器用于構(gòu)件的稱(chēng)重,荷重傳感器（共 3個(gè),120度分布,以達(dá)到均衡目的,另兩個(gè)未拍進(jìn)）,,,底座,墊塊,,,電纜,,電子秤,磅秤,超市打印秤,遠(yuǎn)距離顯示,,由單片機(jī)扣除溫漂和毛重,電子天平,電子天平的準(zhǔn)確度可達(dá)十萬(wàn)分之一,人體秤,,怎樣才能節(jié)電？怎樣才能適合盲人使用？,電子人體秤中 有四個(gè)角

26、都裝了電阻應(yīng)變片（各2片，串聯(lián)），四角接成全橋，由單片機(jī)測(cè)量橋路電壓，并換算出被稱(chēng)量的體重。,吊鉤秤,便攜式,如何將重量信號(hào)傳送到總控室中的計(jì)算機(jī)上？,電子秤中的各類(lèi)彈性元件,,應(yīng)變式力矩（轉(zhuǎn)矩）傳感器,扭轉(zhuǎn)軸是專(zhuān)門(mén)用于測(cè)量力矩和力矩的彈性敏感元件。力矩T 等于作用力F 和力臂L的乘積，即：T =FL。下圖中的力臂為軸的半徑，L=D/2。力矩的單位為N·m，在小力矩測(cè)量時(shí),也用mN·m為單位。,,使機(jī)械部件轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩

27、稱(chēng)為“轉(zhuǎn)矩”。任何部件在力矩的作用下，必定產(chǎn)生某種程度的扭轉(zhuǎn)變形。因此，過(guò)去也常把力矩叫做“扭矩”。,應(yīng)變式力矩（轉(zhuǎn)矩）傳感器,1－電動(dòng)機(jī) 2－聯(lián)軸器 3－扭轉(zhuǎn)軸 4－信號(hào)引出滑環(huán) 5－電刷 6－減速器 7－轉(zhuǎn)鼓（卷?yè)P(yáng)機(jī)） 8－重物 Ti－輸入力矩 ToG－輸出力矩 i－減速比,應(yīng)變式力矩（轉(zhuǎn)矩）傳感器,在扭矩T的作用下，扭轉(zhuǎn)軸的表面將產(chǎn)生拉伸或壓縮應(yīng)變。在軸表面上與軸線成45?方向（如下圖中的ab方向）的應(yīng)變與

28、圖中的cb方向上的應(yīng)變數(shù)值相等，但符號(hào)相反，R1、R2與粘貼在力矩扭轉(zhuǎn)軸的背面的R3、R4可以組成全橋。橋路的4個(gè)結(jié)點(diǎn)a、b、c、d分別通過(guò)4個(gè)信號(hào)滑環(huán)和電刷引出，為了克服集電環(huán)接觸電阻造成的誤差，也可以利用無(wú)線電模塊，將旋轉(zhuǎn)軸的應(yīng)變測(cè)量值傳送到扭轉(zhuǎn)軸外面的接收器電路。應(yīng)變片測(cè)量得到的軸表面與軸線成45?的方向上的應(yīng)變關(guān)系：,,,應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手,數(shù)顯扳手可用于汽車(chē)、摩托車(chē)、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，準(zhǔn)確控制緊固螺栓的裝

29、配扭矩。量程2~500N·m，耗電量≤10mA，有公制/英制單位轉(zhuǎn)換、峰值保持、自動(dòng)斷電等功能。,,,應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手（續(xù)）,五、壓阻式固態(tài)壓力傳感器,,是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)和集成電路工藝制成的集成傳感器。沒(méi)有可動(dòng)部分，有時(shí)也稱(chēng)為固態(tài)傳感器。它在工業(yè)中多用于與應(yīng)變有關(guān)的力、重力、壓力、差壓、真空度等物理量的測(cè)量。,壓阻固態(tài)壓力傳感器工藝,利用擴(kuò)散工藝制作的四個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變電阻處于同一硅片上，組成4臂全橋，稱(chēng)為硅微機(jī)械加工

30、技術(shù) 。工藝一致性好,靈敏度相等,漂移抵消,遲滯、蠕變非常小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。,硅片的表面用SiO2薄膜加以保護(hù)，并用超聲波焊上金質(zhì)細(xì)絲，作全橋的引線。硅膜片底部被加工成中間薄（用于產(chǎn)生應(yīng)變）、周邊厚（起支撐作用，所以也稱(chēng)為硅杯。硅杯在高溫下用玻璃粘接劑粘接在熱脹冷縮系數(shù)相近的玻璃基板上。將硅杯和玻璃基板緊密地安裝到殼體中，就制成了壓力傳感器。,壓阻式固態(tài)平膜片的應(yīng)變,圖示的硅膜片的厚度較薄，相當(dāng)于一塊等截面彈性平膜片。在硅膜片上，利用集成

31、電路工藝制作4個(gè)阻值相等的電阻。,等截面平膜片沿直徑方向上各點(diǎn)的徑向應(yīng)變是不同的。虛線圓內(nèi)是硅杯承受壓力的區(qū)域。在p1和p2的差壓Δp的作用下，向下彎曲。由于R2、R4距圓心很近，它們感受的應(yīng)變是正的（拉應(yīng)變），而R1、R3處于膜片的邊緣區(qū)，它們的應(yīng)變是負(fù)的（壓應(yīng)變）。在距圓心0.58r處，應(yīng)變?yōu)榱恪?個(gè)電阻之間利用面積相對(duì)較大、阻值較小的擴(kuò)散電阻（圖中的陰影區(qū)）引線連接,構(gòu)成四臂全橋。,壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片,隔離、承壓

32、膜片可以將腐蝕性的氣體、液體與硅膜片 隔離開(kāi)來(lái)。,壓阻式固態(tài) 壓力傳感器 內(nèi)部結(jié)構(gòu),信號(hào)調(diào)理電路,,,p,小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器,高壓進(jìn)氣口,低壓進(jìn)氣口,,,小型壓阻式固態(tài)差壓傳感器（續(xù)）,可用于呼吸、透析和注射泵等設(shè)備,,p1進(jìn)氣管,p2進(jìn)氣管,,電纜引出,,小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器（續(xù)）,小型表壓壓力傳感器,p1進(jìn)氣管,,P2向大氣敞開(kāi),汽車(chē)子午線輪胎胎壓的測(cè)量,子午線輪胎,汽車(chē)胎壓傳感器的安裝,,投入式

33、液位計(jì),,壓阻式固態(tài)壓力傳感器的 p1進(jìn)氣孔用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，并用硅油傳導(dǎo)壓力。硅杯不與液體相通，耐腐蝕。,,投入式液位計(jì)外形（續(xù)）,壓阻式固態(tài)壓力傳感器,與水位成正比的光柱,,橡膠 背壓管,,,,進(jìn)水孔,投入式液位傳感器,投入式液位傳感器必須使用安裝支架。 適應(yīng)于深度為 幾米 至 幾十米，且混有 大 量 污物、雜質(zhì)的水或其他液體的液位測(cè)量。,投入式液位計(jì)液位的計(jì)算,所以： h=h0+h1