壓力傳感器的準(zhǔn)確選擇？
      上海朝輝壓力儀器有限公司低壓硅傳感器，可以對十分之一磅/in2的應(yīng)力產(chǎn)生響應(yīng)，目前已有這種產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用。
在非常小的變化范圍內(nèi)，硅傳感器已能測量液位壓力的微弱變化或呼出物施加的壓力。這些裝置采用了壓力感測的新型技術(shù)，可以取代很多應(yīng)用的機械壓力裝置。
但你如何能在應(yīng)用中進(jìn)行的選擇呢？判斷的好方法就是測試硅傳感器和傳統(tǒng)傳感器間的差別，市場優(yōu)勢和你所用的硅傳感器的技術(shù)規(guī)格。
什么能正確的組成低壓傳感器系統(tǒng)？一般來說，在硅傳感器中典型的壓力范圍在0–0.15psiF.S.之間，常常能到上升到0–10,000psi。廠商對不同低壓的定義為，基于其傳感器的設(shè)計和它們的生產(chǎn)過程。響應(yīng)小于5psi的傳感器一般要求不同的沖模拓?fù)浜凸に嚰夹g(shù)。根據(jù)此問題的討論，也就是將小于5psi的壓力定義為低壓范圍。硅工藝的差異形成低壓感測的硅微機械元件由同類工藝制造，以形成標(biāo)準(zhǔn)的壓力量程元件，但存在關(guān)鍵的區(qū)別。標(biāo)準(zhǔn)量程的元件包括蝕刻在薄隔膜上的電阻橋（惠斯通方式）。當(dāng)電壓源激勵的壓力形成隔膜偏移時就會改變電阻值并且引起輸出電壓的變化。低壓硅傳感器工作與此類似，但也存在明顯的特征，包括突起的隔膜結(jié)構(gòu)和用于應(yīng)力集中的約50%的隔膜面積。地蝕刻薄膜厚度和策略的放置電阻也能極大地擴(kuò)大傳感器的容量。另外，硅傳感器采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體批處理工藝也會出現(xiàn)其規(guī)模生產(chǎn)的成本優(yōu)勢。
低壓硅傳感器通常用于以下三個主要市場：
1. HVAC.低壓傳感器是加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中的部件。在其它應(yīng)用中，它們可以監(jiān)測通風(fēng)和空氣流量，確定氣流的體積，檢測由于弄臟的過濾器變化引起的負(fù)荷問題以及控制整個系統(tǒng)的壓力。這些應(yīng)用都要求產(chǎn)品在0.015psi的壓力變化中能檢測出壓力差別。
2. 醫(yī)藥，如果沒有小尺寸的傳感器，許多醫(yī)學(xué)應(yīng)用都不可能檢測環(huán)境變化和條件。所以設(shè)計必須滿足如下要求：相對小的傳感器（1–2mm）,能測量人體內(nèi)的流體壓力。這些裝置一般為器件，它們可以插入頭蓋骨。心腔或子宮，以實時監(jiān)測棘手的，這種情況了產(chǎn)品為一次性的低價品。用于呼吸計的低壓產(chǎn)品要求傳感器量程在0.5psi以下。這些作業(yè)以前由根據(jù)時間變化的機械壓力開關(guān)執(zhí)行。
3. 汽車，低費用和高可靠性是組成感測外部汽車條件的基本要素，包括噴射。汽油蒸汽和排氣裝置。新近的汽車都采用硅傳感器監(jiān)測輪胎。管線和剎車壓力。硅半導(dǎo)體傳感器的應(yīng)用范圍也可擴(kuò)展到制造封裝技術(shù)以保護(hù)汽車元件在惡劣環(huán)境條件下的使用。
應(yīng)用要求和傳感器類型由于每種應(yīng)用都有其各自的特點，因此，你必須在選擇過程中充分考慮整個系統(tǒng)的各方面影響。務(wù)必確定壓力源的輸入，希望的輸出和各種相關(guān)的操作條件。安裝位置和方向，與壓力源的遠(yuǎn)近程度。導(dǎo)線應(yīng)力。接口和壓力連接。確定封裝形式能承受的沖擊性能和影響的精度范圍。例如在醫(yī)藥應(yīng)用中，感測壓力的膜元件必須進(jìn)行無封裝安裝。在受溫度波動影響的測量過程中，必須有更的傳感器用于補償和校準(zhǔn)偏移量，如此才能消除材料產(chǎn)生的溫度系數(shù)。諸如濕度和污染等周圍環(huán)境，也會對醫(yī)學(xué)的防護(hù)應(yīng)用產(chǎn)生影響。
精度方面的權(quán)衡結(jié)果是通過微處理器控制某些特性并消除不希望的結(jié)果。系統(tǒng)組成（如電源。放大器。A/D轉(zhuǎn)換器?？刂齐娐罚┡c傳感器模擬輸出信號的兼容性必須達(dá)到希望的解決方案和全部設(shè)計的精度。
每種壓力傳感器都有材料特性，其能根據(jù)施加的壓力變化形成可度量的輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)你在考慮通用檢測器的技術(shù)數(shù)據(jù)時，務(wù)必要牢記自己的技術(shù)需求。硅微機械材料。這些產(chǎn)品由注入電阻的微機械硅隔膜組成，這種隔膜能在壓力作用下產(chǎn)生壓電變化。應(yīng)用包括醫(yī)學(xué)通風(fēng)設(shè)備、身體內(nèi)壓檢測、汽車通風(fēng)、真空吸塵、蒸汽壓力。
電子材料：這類產(chǎn)品包括應(yīng)力計和可變電容傳感器（非微機械硅制造的）。應(yīng)力計采用偏轉(zhuǎn)厚/薄膜。金屬薄片或粘合金屬薄片的耦合效應(yīng)?？勺冸娙菰Y(jié)合電容的變化并將它轉(zhuǎn)換為可測量的信號。應(yīng)力計用于接觸式和機械壓力應(yīng)用中。
真空計：真空傳感器將加熱導(dǎo)線作為平衡橋的一個腿，通過測量其阻值的變化來檢測壓力。它們主要用于檢測真空泵腔室達(dá)到的真空值，諸如電子顯微鏡和其它工藝設(shè)備。
壓電材料：這類傳感器是由聚合體。
晶體：陶瓷和薄膜制成，當(dāng)它們被施加機械時會產(chǎn)生電極化。這類產(chǎn)品非常適合用于動態(tài)壓力源而不適合用于大氣壓力那樣的連續(xù)靜態(tài)情況。它們能在惡劣環(huán)境下很好地工作。
可變磁阻材料：可變磁阻傳感器在兩個金屬膜的偏轉(zhuǎn)感測隔膜間結(jié)合一個感應(yīng)的半橋配置。感應(yīng)/阻抗的變化結(jié)果能產(chǎn)生一個變化的AC信號。典型的應(yīng)用包括低壓HVAC。了解使用規(guī)范一旦你確定了設(shè)計要求，就可以按優(yōu)先秩序決定zui重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)并判斷何種技術(shù)你的應(yīng)用。你如何確定何種標(biāo)準(zhǔn)是zui重要的呢？系統(tǒng)規(guī)范通常要求某一方面的參數(shù)必須保證，主要就是壓力操作范圍，其一般定位zui高優(yōu)先權(quán)。而對于用于體積的低壓微機械裝置，你可以在價格的前提下考慮更寬的響應(yīng)范圍。
隨著壓力范圍和靈敏度的確認(rèn)，一般按級別排列的標(biāo)準(zhǔn)順序為物理尺寸、造價、精度、溫度性能、可靠性、長期穩(wěn)定性和媒介兼容性。實際證明精度和溫度性能常常是zui復(fù)雜的處理因素。每個生產(chǎn)商都會將他們的精度規(guī)范描述的不錯，但是這些參數(shù)必須被轉(zhuǎn)換為可比較的單位以增加它們的可比性（千萬不要被這些誤導(dǎo)的規(guī)范所迷惑?。?。為了幫助大家對性能規(guī)范的了解，以下列出了對精度定義的zui通用解釋，以及對每項內(nèi)容zui值得關(guān)注的變化。*組假設(shè)參考溫度在25°C。零點/偏移量。在課本上激勵的輸出電壓值通常認(rèn)為是在25°C條件時施加的零電壓。一般表示為0±mV。由于相對變化的原因，在施加更高的電壓或電流時將產(chǎn)生更多的偏移。
零點壓力的滯后性：當(dāng)傳感器用于一個或多個滿量程壓力的循環(huán)測量時，會出現(xiàn)零點的重復(fù)測量問題。其單位用滿量程輸出的百分比表示。在計算零點壓力的滯后性能時，不同的傳感器廠商會使用不同的壓力循環(huán)次數(shù)和不同的滿量程范圍。
壓力量程的滯后性：當(dāng)傳感器用于一個或多個壓力循環(huán)時，輸出量程的重復(fù)測量值。該值通常用zui差情況下滿量程輸出得百分比表示。
量程的溫度遲滯性能：當(dāng)傳感器循環(huán)用在同一溫度下時，對量程的重復(fù)性判別。換言之，傳感器受制于zui小和zui大溫度限制。循環(huán)使用后量程的讀數(shù)差別就是量程的溫度遲滯性能。該參數(shù)用滿量程輸出的百分比表示。因而，滿量程壓力讀數(shù)確定了各種溫度下循環(huán)使用時在量程上的zui差變化。
靈敏度：輸出信號變化量與壓力變化量的比率。實際中該單位的情況取決于廠商，但該值一般用mV/V或I/psi表示。靈敏度是確定系統(tǒng)解決方案的關(guān)鍵性能指標(biāo)。
長期穩(wěn)定性：在一定時間內(nèi)，對量程和零點性能變化的度量。一般用mV表示。圖1.為了計算線性，*的直線（BFSL）誤差法可提供平均誤差測量，BFSL直線與實際的檢測壓力存在一定的誤差（見圖1）。zui終的基本線性是由從零點到全量程中間點測量壓力的zui差情況決定。
量程的非線性：當(dāng)壓力增加時，硅微機械傳感器產(chǎn)生的比例輸出一般都較低。因此對于高壓而言壓力變換器會顯示較低的輸出，而實際的線性只能推測指示。目前有兩種計算線性的基本方法。*的直線（BFSL）誤差法可提供平均誤差測量，BFSL直線與實際的檢測壓力存在一定的誤差。zui終的基本線性是由從零點到全量程中間點測量壓力的zui差情況決定。終端的非線性一般為2xBFSL非線性。規(guī)范的第二類描述了與溫度相關(guān)的精度情況。當(dāng)溫度變化時，所有的傳感器都存在非重復(fù)性的零點漂移。典型的橋電阻在室溫的變化約在+3000ppm/°C（有時也會用mV/V/°C表示）。然而，在低于室溫情況下（通常為–20°C）,阻抗會出現(xiàn)零斜率并轉(zhuǎn)換。在這種條件下，假設(shè)電阻與溫度間的線性變化關(guān)系是無效的，因此修正系數(shù)項必須結(jié)合進(jìn)傳感器模塊。所能做的情況僅是將誤差減到zui小，實際中采用時同個別廠商使用的容忍標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。廠商為了使其性能標(biāo)準(zhǔn)化，故每個廠商都會提出不同性能的指標(biāo)。
零點的溫度系數(shù)（三種方式）：該值很難準(zhǔn)確定義，的規(guī)定受廠商的變化影響。有些廠商采用簡單的線性，既在參照溫度（25°C）連接兩個終點的直線，特別的誤差應(yīng)該比蝶閥規(guī)定的理想量程校零點溫度系數(shù)的第二種定義是在溫度范圍內(nèi)，溫度誤差應(yīng)比給定的滿量程百分比低。這是該性能起碼的測量標(biāo)準(zhǔn)，但并不廣泛采用。第三種方法是用三個數(shù)據(jù)點計算BFSL。有三種技術(shù)都可用于確定零點的溫度系數(shù)。以兩個端點溫度為參考點的簡單直線法可以提供zui多的信息。滿量程誤差法對裝置性能提供的信息zui少，但它是廣泛使用的。三種技術(shù)中，*種提供zuizui多數(shù)據(jù)信息，而第三種（BFSL誤差）提供給用戶有限的精度。第二種方法提供的裝置性能信息zui少。
零點的溫度滯后：當(dāng)傳感器用于一個或多個溫度循環(huán)周期時，該讀數(shù)反映了零點重復(fù)性的測量。在一定循環(huán)后，零點讀數(shù)的差異反映了溫度的滯后性，一般定義為滿量程輸出的百分比。因此，滿量程壓力讀數(shù)確定了整個溫度循環(huán)中zui差的溫度偏移情況。
溫度補償：這是一種消除溫度變化影響的方法，其采用復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型確定厚膜電阻的修正值。運行在各種變化溫度下的操作系統(tǒng)既需要通過電子系統(tǒng)的補償，也需要傳感器廠商的事先調(diào)整。各種誤差元件的結(jié)合可用于描述傳感器誤差對系統(tǒng)性能的影響。以下兩種定義廣泛用于描述整個傳感器的精度：zui差情況誤差。各種相關(guān)的單誤差的總和，這里：誤差（zui壞情況）=E1+E2+E3...Enzui可能的誤差。定義為單個誤差平方和的平方根，這里：誤差（zui可能情況）=（E12+E22+E32+...En2） RMS不受誤差的方向影響。
產(chǎn)品選型表現(xiàn)在你可以進(jìn)行選擇了，你已經(jīng)確定好了選擇標(biāo)準(zhǔn)，你有了設(shè)計約束清單，可以用它們做出決定了。上海朝輝壓力儀器有限公司。