陶瓷壓力傳感器的簡介

陶瓷具有高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和震動的功能。陶瓷的熱穩(wěn)定性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達－40℃～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電器絕緣程度大于2KV，輸出信號強，長期穩(wěn)定性好。高特性、低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其他類型傳感器的趨勢，在中國越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。

抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面、室膜片的表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性，與激勵電壓成正比的電壓信號，標(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0、3.0、3.3MV等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償0℃～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。

陶瓷厚膜結(jié)構(gòu)與力敏Z－元件的優(yōu)勢互補。厚膜壓力傳感器是繼擴散硅壓力傳感器之后壓力傳感器的又一次重大的技術(shù)創(chuàng)新，而力敏Z－元件是目前國內(nèi)外唯一具有數(shù)字信號輸出的敏感元件，因此陶瓷厚膜工藝與力敏Z－元件的最簡單電路的巧妙結(jié)合，可以出現(xiàn)一種性能優(yōu)異、成本低廉的新型壓力傳感器。具體來說，陶瓷厚膜工藝有下述優(yōu)點。陶瓷彈性體性能優(yōu)良，平整、均勻、質(zhì)密的材料在程度范圍內(nèi)都嚴(yán)格遵循虎克定律，無塑性變形。厚膜電阻（包括高溫導(dǎo)線）能與陶瓷彈性膜片牢固地?zé)Y(jié)在一起，不需用膠進行粘貼。這種剛性結(jié)構(gòu)蠕變小，漂移小，靜態(tài)性能穩(wěn)定，動態(tài)性能好。厚膜彈性體結(jié)構(gòu)簡單，易于制備。它與擴散硅壓力傳感器相比，不需半導(dǎo)體平面工藝來形成擴散電阻彈性膜片，大幅度減小了生產(chǎn)線的前期投入和工藝加工成本。陶瓷厚膜結(jié)構(gòu)耐液體或氣體介質(zhì)的腐蝕，不需通過不銹鋼膜片和硅油的轉(zhuǎn)換與隔離，封裝結(jié)構(gòu)簡化，進一步降低成本。工作量程寬。量程決定于膜片的有效半徑與厚度之比，只要微壓力不小于1KPA，原則上較高的量程也易于實現(xiàn)。工作溫度范圍寬，可達－40℃～120℃。

陶瓷厚膜力數(shù)字壓力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。陶瓷厚膜力數(shù)字壓力傳感器主要由瓷環(huán)、陶瓷膜片和陶瓷蓋板三部分組成。陶瓷膜片作為感力彈性體，采用95％的AL2O3瓷精加工而成，要求平整、均勻、質(zhì)密，其厚度與有效半徑視設(shè)計量程而定。瓷環(huán)采用熱壓鑄工藝高溫?zé)瞥尚?。陶瓷膜片與瓷環(huán)之間采用高溫玻璃漿料，通過厚膜印刷、熱燒成技術(shù)燒制在一起，形成周邊固支的感力杯狀彈性體，即在陶瓷的周邊固支部分應(yīng)形成無蠕變的剛性結(jié)構(gòu)。在陶瓷膜片上表面，即瓷杯底部，用厚膜工藝技術(shù)做成傳感器的電路。陶瓷蓋板下部的圓形凹槽使蓋板與膜片之間形成一定間隙，通過限位可防止膜片過載時因過度彎曲而破裂，形成對傳感器的抗過載保護。