Сенсори напружень резистивного типу

Сенсори тиску

•Сенсор тиску складається з первинного перетворювача тиску, у складі якого чутливий елемент і приймач тиску, схеми вторинної обробки сигналу, різних по конструкції корпусних деталей і вихідного пристрою. Основною відмінністю одних приладів від інших є точність реєстрації тиску, що залежить від принципу перетворення тиску в електричний сигнал:

•тензометричний;

•п"єзорезистивний;

•ємнісний;

•індуктивний;

•резонансний;

•іоннізаціонний.

Тензометричний метод

•На даний момент часу основна маса сенсорів тиску в нашій країні випускаються на основі чутливих елементів, принципом яких є вимір деформації тензорезисторов, сформованих в епітаксіальній плівці кремнію на підкладці із сапфіра (КНС), припаяної твердим припоєм до титанової мембрани. Іноді замість кремнієвих тензорезисторов використають металеві: мідні, нікелеві, залізні і ін.

Тензометричний метод

Тензорезистори

Сапфірова підкладка

Припій який містить срібло

Титанова мембрана

Спрощена схема тензрезистивного чутливого елемента

Тензометричний метод

•Принцип дії тензоперетворювачів базується на явищі тензоефекту в матеріалах. Чутливим елементом служить мембрана з тензорезисторами, з'єднаними в мостову схему. Під дією тиску вимірюваного середовища мембрана прогинається, тензорезистори міняють свій опір, що приводить до розбалансу моста Уітстона. Розбаланс лінійно залежить від ступеня деформації резисторів і, отже, від прикладеного тиску.

Тензометричний метод

•Слід зазначити принципове обмеження такого перетворювача - тимчасову нестабільність вихідної характеристики і істотні гістерезисні ефекти від тиску й температури. Це обумовлено неоднорідністю конструкції і твердим зв'язком мембрани з конструктивними елементами датчика. Тому, вибираючи перетворювач на основі КНС, необхідно звернути увагу на величину основної похибки з урахуванням гістерезису і величину додаткової похибки.

•До переваг можна віднести гарну захищеність чутливого елемента від впливу будь-якого агресивного середовища, налагоджене серійне виробництво, низьку вартість.

П”єзорезистивний метод

•Практично більшість виробників сенсорів Європи виявляють живу цікавість до використання інтегральних чутливих елементів на основі монокристалічного кремнію. Це обумовлено тим, що кремнієві перетворювачі мають на порядок більшу тимчасову й температурну стабільності в порівнянні із приладами на основі КНС структур.

•Кремнієвий інтегральний перетворювач тиску(ІПТ) являє собою мембрану з монокристалічного кремнію з дифузійними п"єзорезисторами, підключеними в міст Уінстона. Чутливим елементом служить кристал ІПТ, установлений на діелектричну підставу з використанням легкоплавкого скла або методом анодного нарощування.

П”єзорезистивний метод

Контактні площадки

Металізація

Монокристалічний

кремній

Дифузійні резистори

Основа із скла

П”єзорезистивний метод

•Для виміру агресивних середовищ і більшості промислових застосувань застосовується перетворювач тиску в герметичному метало-скляному корпусі, з розділовою діафрагмою з нержавіючої сталі, що передає тиск вимірюваного середовища на ІПТ за допомогою кремнійорганічної рідини.

П”єзорезистивний метод

Металічна мембрана

Кремнійорганічна рідина

ІПТ Металічний корпус