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技術(shù)文章

電容式壓力變送器的溫度特性與復(fù)現(xiàn)性介紹

閱讀：448發(fā)布時(shí)間：2022-9-26

 　　目前電容式壓力變送器的傳感器精度可達(dá)0．2 ，其測(cè)量范圍從0-,-,1SPa至0-,-,50MPa，藍(lán)且具有高可靠性和穩(wěn)定性 采用硅膜片型傳感元件的壓力／差壓變送器能在高靜壓下穩(wěn)定運(yùn)行，并且具有過(guò)壓保護(hù)裝置。其中非常典型的是三膜片式差壓變送器， 它在45MPa的靜壓下仍具有0．2％的精度， 而且復(fù)現(xiàn)性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

　　硅膜片壓力傳感器是以壓阻效應(yīng)為基礎(chǔ)的。根據(jù)壓阻效應(yīng)， 半導(dǎo)體電阻的阻值隨所加壓力的改變而變化。這里AR是電阻的變化值，R是半導(dǎo)體電阻的初始值，p 和P。是加在電阻上縱向和橫向壓力， 和 為縱向和橫向壓阻系數(shù)。壓阻系數(shù)取決于電阻在晶狀結(jié)構(gòu)上的排列。如圖l所示的晶向排列，其系數(shù)近似為tL=一Ⅱt："D／2這里 ，是沿硅膜片懾體軸向的壓阻系數(shù)，所以電阻的變化量可簡(jiǎn)單表示為tAR1／Rl： 一AR=／Rl
　?。?·(Pl，一Pl z)／2
　　式中P ，和P 。是電阻R 在jr和x方向上所感受到的壓力， 它們正比于加在膜片上的壓力P。將R 和R：接成半橋電路，并用Vtzc電壓來(lái)激發(fā)該橋路，輸出電壓Vo和它的壓力敏感度S可用下式表示tV 0 -(PI，一Pl1)VEx c／4
　　S=(1／VFI c)(aV。／0P)
　　： ( 。／4)a(P1，一Plx)／0p
　　而且壓力敏感度的溫度系數(shù)為
　　(1／S)(aS／0T)
　　= (1／ j)(0z~／aT)
　　因?yàn)閛~P／a．T是負(fù)值，所以得到了負(fù)溫度系數(shù)。在實(shí)際運(yùn)用中， 這個(gè)負(fù)溫度系數(shù)由溫補(bǔ)電路和R R。集成在同一硅片上(如圖2所示)而進(jìn)行補(bǔ)償。這樣不但避免共模噪聲由導(dǎo)線饋入，而且可以使傳感器小型化，高精度化，更重要的是這一技術(shù)1從根本上改變了電容式壓力變送器的傳感器的溫度特性，達(dá)到±100ppm／℃ 。

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