虽然对于大多数应用来说,对压力传感器的传感器测量原理或功能原理的选择并不是很重要,但我们仍然经常被问及集成在压力传感器和压力变送器中的传感器元件是如何工作的。首先,我们要给一个一般定义:压力传感器或者压力传感器元件是将压力的物理量转化成与压力成比例的电量的测量元件。不同的物理效应和不同的传感器材料(例如硅,陶瓷或者金属)会被使用。威卡使用工业测量中三种最常见的压力测量原理,由我们自己的实验室来研发和制作仪器:
- 薄膜传感器和应变计采用相同的原理,前者是栅格型电阻结构,其几何图形的拉伸和压缩会引起的长度、厚度差异,从而导致可测量的电阻变化。对于薄膜传感器,四个电阻器以惠斯登电桥的形式安装在隔膜上,从而检测隔膜在压力下的变形。在“薄膜工艺”中,将这些应变计附着在(例如金属的)基础元件上并且进行结构化(利用相关的光刻和蚀刻进行溅射)。
- 和薄膜传感器一样,厚膜传感器使用四个电阻器来组成一个惠斯登电桥。电阻结构采用厚膜工艺印刷在(如陶瓷底座的)基础元件上,然后在高温下烧制。这里的电阻变化也是因为隔膜的变形,而隔膜变形是由于材料拉伸或压缩而造成的几何形状的变化。
- 与前两个原理相反,压阻式传感器利用具有选择性扩散结构的半导体(硅)测量膜片。它们使用压阻式效应,该效应基于半导体材料中由于拉伸和压缩而引起的电阻变化,这会影响机械应力下的电子迁移率。
由于材料和设计原理的不同,传感器也存在工艺差异,这在某些应用中非常重要。基本上,威卡产品通常根据相应应用的性质使用最合适的测量原理。如果您对具体测量任务有更多问题,请联系我们。