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藍寶石壓力傳感器原理與應(yīng)用

利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍寶石作為半導體敏感元件，具有的計量特性。

藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內(nèi)），因此，利用硅-藍寶石制造的半導體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性*；另外，硅-藍寶石半導體敏感元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。

用硅-藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在zui惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比高。

表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅-藍寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會發(fā)生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。

傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達到壓力測量的目的。

傳感器的發(fā)展歷程

智能化【FAV-150kg】稱重傳感器
智能化傳感器是一種帶微處理器的傳感器，是微型計算機和傳感器相結(jié)合的成果，它兼有檢測、判斷和信息處理功能，與傳統(tǒng)傳感器相比有很多特點：
具有判斷和信息處理功能，能對測量值進行修正、誤差補償，因而提高測量精度；
可實現(xiàn)多多參數(shù)測量；
有自診斷和自校準功能，提高可靠性；
測量數(shù)據(jù)可存取，使用方便；
有數(shù)據(jù)通信接口，能與微型計算機直接通信。
把傳感器、信號調(diào)節(jié)電路、單片機集成在一芯片上形成超大規(guī)模集成化的高級智能傳感器。美國HONYWELL 公司ST-3000 型智能傳感器，芯片尺寸才有
3×4×2mm3，采用半導體工藝，在同一芯片上制成CPU、EPROM、靜壓、壓
差、溫度等三種敏感元件。
智能化傳感器的研究與開發(fā)，美國處于地位。美國宇航局在開發(fā)宇宙飛船時稱這種傳感器為靈巧傳感器（SmartSensor），在宇宙飛船上這種傳感器是非常重要的。我國在這方面的研究與開發(fā)還很落后，主要是因為我國半導體集成電路工藝水平有限。傳感器的發(fā)展日新月異，特別是80 年代人類由高度工業(yè)化進入信息時代以來，傳感器技術(shù)向更新、更高的技術(shù)發(fā)展。美國、日本等發(fā)達國家的傳感器技術(shù)發(fā)展zui快，我國由于基礎(chǔ)薄弱，傳感器技術(shù)與這些發(fā)達國家相比有較大的差距。因此，我們應(yīng)該加大對FAV-300kg稱重傳感器技術(shù)研究、開發(fā)的投入，使我國傳感器技術(shù)與外國差距縮短，促進我國儀器儀表工業(yè)和自化化技術(shù)的發(fā)展。

加速度傳感器原理

加速度傳感器是用來將加速度這一物理信號轉(zhuǎn)變成便于測量的電信號的測試儀器。它是工業(yè)、國防等許多領(lǐng)域中進行沖擊、振動測量常用的測試儀器。
加速度傳感器原理概述
加速度傳感器是用來將加速度這一物理信號轉(zhuǎn)變成便于測量的電信號的測試儀器。差容式力平衡加速度傳感器則把被測的加速度轉(zhuǎn)換為電容器的電容量變化。實現(xiàn)這種功能的方法有變間隙，變面積，變介電常量三種，差容式力平衡加速度傳感器利用變間隙，且用差動式的結(jié)構(gòu)，它優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)響應(yīng)好，能實現(xiàn)無接觸式測量，靈敏度好，分辨率強，能測量0.01um甚至更微小的位移，但是由于本身的電容量一般很小，僅幾pF至幾百pF，其容抗可高達幾MΩ至幾百MΩ，所以對絕緣電阻的要求較高，并且寄生電容（引線電容及儀器中各元器件與極板間電容等）不可忽視。近年來由于廣泛應(yīng)用集成電路，使電子線路緊靠傳感器的極板，使寄生電容，非線性等缺點不斷得到克服。
差容式力平衡加速度的機械部分緊靠電路板，把加速度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葜虚g極的位移變化，后續(xù)電路通過對位移的檢測，輸出一個對應(yīng)的電壓值，由此即可以求得加速度值。為保證傳感器的正常工作.，加在電容兩個極板的偏置電壓必須由過零比較器的輸出方波電壓來提供。

Transcell輪輻式稱重傳感器

DBSL-2T,DBSL-3T,DBSL-5T,DBSL-10T,DBSL-20T,DBSL-30T,DBSL-60T,DBSL-100T

DBSL-XS-5T DBSL-XS-10T

DBST-30T，DBST-3T

DBSQ-20T，DBSQ-30T，DBSQ-50T

DBSQD-20t，DBSQD-30t，DBSQD-50t

Transcell雙剪切梁式傳感器

DBS-1klb，DBS-1.5kb，DBS-2klb，DBS-2.5klb，DBS-3klb，DBS-5klb，DBS-10klb，DBS-15klb，DBS-20klb，DBS-25klb，DBS-30klb，DBS-50klb，DBS-75klb

 對FAV-150kg稱重傳感器等級的選擇必須滿足下列兩個條件：

1.滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經(jīng)過放大、A／D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的。因此，傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入情號大小，即將傳感器的輸出靈敏度代人傳感器和儀表的匹配公式，計算結(jié)果必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。

和儀表的匹配公式：

傳感器輸出靈敏度*激勵電源電壓*秤的zui大稱量

秤的分度數(shù)*傳感器的個數(shù)*傳感器量程

        例如：一稱量為25kg的定量包裝秤，zui大分度數(shù)為1000個分度；秤體采用3只L—BE—25型傳感器，量程為25kg，靈敏度為2.0±0.008mV／V，拱橋電壓力12V；秤采用AD4325儀表。問采用的傳感器能否與儀表匹配。

解：經(jīng)查閱，AD4325儀表的輸入靈敏度為0.6μV／d，因此根據(jù)傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的實際輸入信號為：

2×12×25／1000×3×25＝8μV／d＞0.6μv／d

所以，采用的FAV-150kg稱重傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。

2.滿足整臺電子秤準確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對傳感器準確度選擇的時候，應(yīng)使傳感器的準確度略高于理論計算值，因為理論往往受到客觀條件的限制，如秤體的強度差一點，儀表的性能不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟效益，確保達到目的

稱重傳感器是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的精度和穩(wěn)定性，因此被喻為衡器的心臟。