智能壓力傳感器的六種壓阻式概述

概述

普遍應用的智能壓力傳感器分為壓阻式和電容式兩大類。

壓阻式壓力傳感器根據工藝技術不同分為：①金屬應變式；②玻璃微熔式；③擴散硅；④陶瓷壓阻；⑤濺射薄膜式。

陶瓷電容式根據工藝要求和量程不同在電極的形狀和電極表面的處理上略有不同。根據應用可大致分三類：

①32mm直徑大膜片。（應用于工業現場的監控）

②21mm直徑小膜片。（應用于發動機機油壓力檢測）

③16X16mm方形膜片。（應用于汽車空調壓力檢測）

１：概述-應變片式

金屬應變片（計）典型制造商：威世，中航電測。應變技術是歷史最為悠久的傳感器技術。在各種壓力傳感器應用中也是最早的。技術成熟，廣泛被中小企業所采用。主要應用于中高壓力（20Bar－1000Bar）和超高壓（1000Bar以上）的測量。

在稱重傳感器上應用應變計很多，應變計具有溫漂小的優點。同時靈敏度小（一般2mV/V）和橋路阻值小，使其應用于壓力變送器尤其是4-20mA輸出的二線制變送器在電路設計上往往比較困難，對電路的要求比較高。隨著數字電路技術的發展這個問題已經基本得到妥善解決。各大數字壓力變送IC 廠商都已提供了較好的解決方案電路。另外要提到的是國內很多企業對應變計貼片工藝研究不夠深入，工藝上存在不足，造成應變傳感器零點漂移，長期穩定性不好以及抗過載能力不足。這點英國Schaevitz公司的應變傳感器技術非常優秀。

２：概述-玻璃微熔式

玻璃微熔技術由美國MSI公司于上個世紀90年代早期研發成功并開始批量生產。90年代中晚期被美國TI公司應用于汽車工業。主要用于汽車EBD系統。近幾年開始應用于缸內直噴技術的發動機上。測量壓力范圍7Bar-700Bar。有良好的可批量生產性，硅應變計的生產技術現為國外公司所掌握。國內目前有公司已在研發和小批量生產，產品的可靠性有待確認。也有少數公司開始生產微熔壓力傳感器。

半導體硅片的溫度特性比較差，通常大于10%FS/100度，必須進行溫度補償，補償方式通常有模擬補償和數字補償兩種方式。

３：概述-擴散硅式

擴散硅技術是隨著上個世紀后期半導體微機電技術和其它材料及輔助生產技術的日益成熟漸漸發展起來的一種傳感器技術。同樣有良好的可批量生產性，但制造成本相對較高，設備投入相對較大，工藝流程相對較長。測量壓力范圍10Kpa -700Bar.國內主要制造商寶雞麥克、恒通、南京高華等。目前較少應用于汽車行業，多用于工業領域。但近年美國精量電子已開發出應用與汽車領域的低成本擴散硅充油壓力變送器。

另外要提出的是國內各個廠家目前使用的擴散硅精元多是從國外進口的，這也是國產擴散硅壓力傳感器成本居高的一個主要原因。

４：概述-陶瓷壓阻式

陶瓷壓阻技術也成熟與上個世紀末期，陶瓷本身的剛性決定了它非常合適做傳感器膜片材料，加之鐐系電阻材料延展特性與之配合是一種理想的傳感器技術選著。目前國內外有眾多的公司生產。但在陶瓷材料燒結和鐐系電阻材料以及其他輔助材料和工藝上國內公司和國外公司還是有很大的差距的。壓力測量范圍1Bar-700Bar，但不合適測量沖擊性高壓。陶瓷壓阻傳感器以metallux公司的產品性能最為優秀。

同樣有批量生產性，通用公司有應用于汽車機油壓力測量領域。在50Bar以內壓力測量較為廣泛。成本相對較低。

５：概述-濺射薄膜式

濺射薄膜技術是上個世紀末隨著濺射技術的成熟而發展起來的新型技術。可以理解為應變計技術借助新技術的發展。測量壓力范圍5Bar-1000Bar。目前以英國SENSTRONICS公司的濺射薄膜技術發展的最為成熟。國內有少數研究所已經掌握了該技術，但是生產性價比無法與外國公司相比。如：SENSTRONICS壓力傳感器芯體的價格為10USD，北京某壓力研究所壓力傳感器600RMB。