微壓力傳感器在工業(yè)實(shí)踐中突出什么特點(diǎn)？
微壓力傳感器在工業(yè)實(shí)踐中突出什么特點(diǎn)？
為了解決微壓力傳感器靈敏度和非線性的矛盾，在結(jié)構(gòu)上，綜合梁膜結(jié)構(gòu)與平膜雙島結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，采用雙島-梁結(jié)構(gòu)。島區(qū)的面積不是按比例放大或縮小。首先，為了增加靈敏度，應(yīng)盡可能減小窄梁區(qū)的長(zhǎng)度和寬度。因?yàn)閺膶?duì)梁-膜-島結(jié)構(gòu)的有限元分析和近似解析分析中發(fā)現(xiàn)，減小窄梁區(qū)的長(zhǎng)度和寬度可以明顯地使梁上的應(yīng)力增大。并且當(dāng)中間窄梁的長(zhǎng)度約為兩邊窄梁長(zhǎng)度的2倍時(shí)，器件的線性度最好。雖然有雙島限位結(jié)構(gòu)，但在高過載情況下，硅膜將首先從島的邊區(qū)和角區(qū)破裂。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的島膜結(jié)構(gòu)都是采用常規(guī)的有掩模的各向異性濕法腐蝕，從硅片背面形成硅膜和背島。硅膜是晶面，邊框和背大島側(cè)面都是晶面，夾角為54.74°的銳角。根據(jù)力學(xué)原理，在角區(qū)存在應(yīng)力集中效應(yīng)，使硅膜在正面或背面受壓以后，角區(qū)會(huì)具有應(yīng)力的極值，因此破裂首先從該處發(fā)生。引入應(yīng)力勻散結(jié)構(gòu)以后，使角區(qū)變成具有一定曲率的圓角區(qū)，使該區(qū)的應(yīng)力極值下降。在硅膜與邊框或背島的交界處要形成有一定曲率半經(jīng)的緩變結(jié)構(gòu)，采用一般的常規(guī)各向異性濕法腐蝕是無法實(shí)現(xiàn)的。為此，采用了掩模-無掩模各向異性濕法腐蝕技術(shù)。
微壓傳感器的工作原理風(fēng)壓傳感器的壓力直接作用在傳感器的膜片上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻發(fā)生變化，和用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這個(gè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
微壓力傳感器是一個(gè)很重要的分支，對(duì)于微壓力傳感器來說，更能體現(xiàn)傳感器的靈敏度和線性度。下面是一些具體的介紹。
微壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種壓力傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及石油管道、水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、液壓機(jī)械、除塵設(shè)備等眾多行業(yè)。微壓力傳感器具有廣泛的用途，目前微壓力傳感器的量程還不夠小，靈敏度和線性度也不是很好，所以微壓力傳感器還不能得到很好的應(yīng)用，隨著科技的發(fā)展，微壓力傳感器的應(yīng)用前景將會(huì)進(jìn)一步拓展。
靈敏度和線性度是壓力傳感器最重要的兩個(gè)性能指標(biāo)。為了制作出能夠滿足實(shí)際應(yīng)用需求的壓力傳感器，必需探索出一種壓力傳感器靈敏度和線性度的有效仿真方法。提供了一種基于對(duì)壓阻式壓力傳感器薄膜表面應(yīng)力的有限元分析(FEA)和路徑積分的仿真方法，從而實(shí)現(xiàn)了在滿量程范圍內(nèi)不同壓力值下對(duì)傳感器電壓輸出值的精確估計(jì)，在此基礎(chǔ)上對(duì)壓力傳感器的靈敏度和線性度進(jìn)行了有效仿真。微壓傳感器發(fā)展迅速，新研制出的一類傳感器由于采用壓電單晶片結(jié)構(gòu)，并內(nèi)置前置放大器，放大微弱信號(hào)并實(shí)現(xiàn)阻抗變換，從而使傳感器具有量程小、靈敏度高、抗干擾性好等特點(diǎn)。這類傳感器已廣泛用于脈搏、管壁壓力波動(dòng)等微小信號(hào)的檢測(cè)，因此，迫切需要一種簡(jiǎn)便的測(cè)量裝置測(cè)量傳感器的性能。
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