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壓阻式壓力傳感器技術(shù)電阻設(shè)計變化的輸出電壓等式
發(fā)布時間:2022-09-12 18:34:56點擊量:
壓力傳感器是許多商業(yè)和工業(yè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。如今,壓力傳感器構(gòu)成了MEMS器件的最大市場部分。壓力傳感器主要有三種類型:金屬應(yīng)變計、壓阻式(PZR)和電容式(Bao)。壓阻式應(yīng)變計利用粘合或成型應(yīng)變計的壓阻效應(yīng)來檢測施加壓力引起的應(yīng)變。這是用于通用壓力測量的最常用的傳感技術(shù)。電容式壓力傳感器使用隔膜和壓力腔來創(chuàng)建可變電容器,以檢測由于施加壓力引起的應(yīng)變。通常,這些技術(shù)應(yīng)用于低壓(絕壓、差壓和表壓)。
應(yīng)變鍺或硅燈絲的電阻變化大于金屬應(yīng)變片的電阻變化。這種效應(yīng)稱為壓阻效應(yīng)。壓阻器件的靈敏度給出的規(guī)范因子K表征:
其中,dR是由于變形引起的阻力變化,R是初始阻力,εL是應(yīng)變。
惠斯通電橋是一種用于精確比較電阻的電路,顯示了一個典型的惠斯通電橋電路。此配置將植入壓力傳感器的膜上。電橋的輸出電壓由下式給出:
通常,所有電阻器都選擇彼此相等,從而導(dǎo)致輸出電壓為零。對于傳感器應(yīng)用,至少一個電阻器必須取決于測量值。當R 1=R 2=R 3=R和R 4=R+ΔR時,輸出電壓可以表示為
等式(3)用于隔膜應(yīng)力分析和等式(4)
表示相對于傳感器壓力范圍的L/H比的限制,其中必須仔細選擇膜的邊長L和厚度H,以滿足所有壓力P而不會破壞膜。該比率將確定感興趣的壓力范圍。