微壓力傳感器在工業(yè)實踐中突出什么特點(diǎn)?
微壓力傳感器在工業(yè)實踐中突出什么特點(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)的長度和寬度。因為從對梁-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)中間窄梁的長度約為兩邊窄梁長度的2倍時,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。這是因為傳統(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,和用電子線路檢測這一變化,并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這個壓力的標(biāo)準(zhǔn)信號。
微壓力傳感器是一個很重要的分支,對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性能指標(biāo)。為了制作出能夠滿足實際應(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,從而實現(xiàn)了在滿量程范圍內(nèi)不同壓力值下對傳感器電壓輸出值的精確估計,在此基礎(chǔ)上對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,放大微弱信號并實現(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、管壁壓力波動等微小信號的檢測,因此,迫切需要一種簡便的測量裝置測量傳感器的性能。