壓力傳感器*外應用現狀概述:
從*範(fàn)圍看壓力(lì)傳感器的發展動(dòng)向主要有以下幾(jǐ)個方向(xiàng)。
2. 1 光纖壓力傳感器
這是*類研究成(chéng)果較多的傳感器(qì),但投入實際領域的並不是(shì)太多。它的工作原理是利用敏感元件受壓力作用時的(de)形變與反射光強度相關的特性,由(yóu)矽框(kuàng)和金鉻薄膜組成(chéng)的膜片結構中間夾了(le)*個矽光纖擋(dǎng)板,在(zài)有壓力的情況下,光(guāng)線(xiàn)通過擋板的過程中會發生強度的改變,通(tōng)過檢測這個微小的(de)改變量,我們就能測得(dé)壓力的大小。這種敏感元件已被應用與臨床醫學,用來測擴張冠狀動脈導管氣球內的(de)壓(yā)力。可預見這種壓力傳感器在顯微外科方麵*定會(huì)有良好的發展前景。同時,在加工與健康方麵,光纖傳感器也在快速發展。
2. 2 電容式(shì)真空壓力傳感(gǎn)器
E + H*的電容式壓力傳感器是由*塊基片和厚度為0. 8~2. 8mm的氧化(huà)鋁(Al2O3) 構成,其間用(yòng)*個自熔焊接圓環釺焊在*起。該環具有隔離作用,不需要溫度補償,可以保持長期測量的可靠性和持久的*度。測量方(fāng)法采用電容(róng)原理,基片上*電容CP 位於位移(yí)zui大的膜片的*,而另*參考電容CR 位於膜片的邊緣,由於邊(biān)緣很難產生位移(yí),電容(róng)值不發(fā)生變(biàn)化,CP 的變化則與施加的壓力變化有關,膜片的位移和壓力之間的關係是(shì)線性的。遇到過載時,膜片貼在基(jī)片上不會被破壞,無負載時會立刻返回原位無任何滯後,過(guò)載量可以達(dá)到100 %,即使是(shì)破壞也不(bú)會泄漏任何汙染介質。因此具有廣泛的應(yīng)用前(qián)景。
2. 3 耐*溫壓力(lì)傳感器(qì)
新型半導體(tǐ)材料碳化矽(SiC) 的出現使得單晶體的*溫傳(chuán)感器(qì)的製作成為可(kě)能(néng)。Rober. S. Okojie報導了*種運行試驗達(dá)500 ℃的α(6H) SiC 壓力傳感器. 實驗結果表明,在(zài)輸入電壓為5V ,被測壓力為6. 9MPa 的條件下,23500 ℃時的滿量程輸(shū)出為44. 66~20. 03mV ,滿量程線度為20. 17 % ,遲滯為0. 17 %。在500 ℃條(tiáo)件下運行10h ,性能基本不變, 在100 ℃和500 ℃兩點的應變溫度係數( TCGF) , 分別為20. 19 %/ ℃和(hé)- 0. 11 %/ ℃。這種傳感器的主要優點是PN 結泄漏電流很(hěn)小,沒有熱匹配問題以及升溫不產生(shēng)塑性變型,可以(yǐ)批量加工(gōng)。Ziermann ,Rene 報導了使用單晶體n 型β- SiC 材料製成的壓力傳感器,這(zhè)種壓力傳感器工作溫度可達573K,耐輻射。在室溫(wēn)下(xià),此壓力傳感器的靈敏(mǐn)度為20. 2muV/ VKPa。
2. 4 矽微(wēi)機(jī)械加工傳感器
在微機械加工技術逐漸完(wán)善的今(jīn)天,矽微(wēi)機械傳感器在汽車工業中的應用越來(lái)越多(duō)。而隨著微機械(xiè)傳感器的體積越來越小,線度可以達到1~2mm ,可以放置(zhì)在人體的重要器官中進行(háng)數據的采集。Hachol ,Andrzej ;dziuban ,Jan Bochenek 報導了*種可以用於測量眼球的眼(yǎn)壓計,其膜片直徑為1mm。在內眼壓為60mmHg 時,靜態輸出為40mV ,靈敏度係數比(bǐ)較*。
2. 5 具有自測試功能的壓(yā)力傳感器
為了降低(dī)調試與運行成本,Dirk De Bruyker 等人報導了*種具有自測試功能的壓阻(zǔ)、電(diàn)容雙元件傳感器,它的自(zì)測(cè)試功能是根據熱驅動原理進行的,該傳感器尺寸為1. 2mm ×3mm ×0. 5mm ,適用於生物醫學領域。
2. 6 多維力傳感器
六維力傳感器的研(yán)究和應用是多維力傳感器研究的熱點(diǎn),現在*上隻(zhī)有美、日等少數*可以生產(chǎn)。在我國北京理工大(dà)學在(zài)跟蹤國外發展的基礎上,又開創性的研製出組合有壓電層的柔軟光學陣列觸覺,陣列(liè)密度為(wéi)2438tactels/ cm2 ,力靈(líng)敏1g ,結構柔性很(hěn)好,能(néng)抓握和識別雞蛋(dàn)和鋼球,現已用於機器人分選(xuǎn)物品。