發布日期：2022-10-14 點擊率：45
雖然硅油壓力傳感器相關的歷史問題已經有了很好的記錄，隨著最近傳感器設計的進步使得有了改進版本，并克服了許多缺點，印象傳感器和系統有限公司銷售總監SamDrury說。
歷史上，使用硅傳感元件的充油壓力傳感器在測量性能和可靠性方面受到了許多不同因素的影響。然而，現在進入市場的最新版本得益于許多改進的機械設計，因此能夠克服這些缺點。
大多數硅壓力傳感器都是介質隔離型的，即它們使用隔離隔膜工作.當測量壓力時，這種隔膜通過油將壓力彎曲并傳遞到硅片上。與最新的傳感器設計相比，傳統的充油隔膜、硅壓力傳感器使用的油量要大得多。
雖然這種油的成本一般不是用戶的問題，但這種油對傳感器的整體性能和熱穩定性的影響是一個關鍵的設計因素。在傳統的設計中，空氣往往會穿透房屋，并被困在油中，這可能會造成問題。當傳感器的工作溫度波動時，隨著空氣的膨脹或收縮，油的物理特性發生變化，從而導致測量誤差。隨著時間的推移，當傳感器變得不那么密閉，更多的空氣將進入室內，問題惡化。
為了解決這些問題，最新的硅壓力傳感器采用了改進的機械密封設計，與以前的版本相比，這種設計只使用了石油體積的一小部分。這意味著，即使任何空氣進入油，油量也會減少，因此溫度波動對油的影響要小得多，從而使測量性能更加可靠，熱穩定性得到改善。這些影響并沒有完全消除，但與傳統版本相比大大減少了。這意味著最新的傳感器與改進的機械密封現在適合在真空條件下使用。
現在也有可能出現更高的超壓。通常情況下，最新的硅壓力傳感器在1 bar及以上工作時會提供5倍的超壓，這比目前市面上的設備要高得多，因此為客戶提供了額外的安全保障，即使在系統超壓狀態下，傳感器也能持續。同樣，對于1巴以下的壓力范圍，最新的傳感器通常提供10倍的超壓，因此保護敏感的低量程隔膜。
精度也提高到±0.1%，與傳統的傳感器相比有很大的提高，包括傳感器的分辨率、重復性和熱穩定性也有類似的提高。
全不銹鋼結構的充油硅壓力傳感器也可用于食品和飲料加工。最新的感應器與食品級油一起工作，由于其密封性能的改善，能夠抵抗頻繁的洗滌、化學物質和其他清潔劑。
過去，充油硅壓力傳感器一直存在定位問題。例如，如果一個傳感器在水平位置被工廠校準為4mA，但在應用中，則安裝在一個角度或略有偏移的位置，油的物理特性的變化(由于重力效應)可能會影響傳感器的測量性能。在最新的版本，使用的油明顯較少，并沒有受到同等程度的影響，重力對石油的影響大大減少。
用戶選擇硅壓力傳感器而不是替代壓力傳感技術有很多原因。以下是一些技術優勢：
完全彈性
用硅壓力傳感器，基底膜片通常由‘n’型單晶層硅制成，100%的彈性一直到它的斷點。這使硅成為用作傳感膜片的理想材料。
低滯后
高彈性材料和幾乎完美的粘合和集成應變規的結合產生了一個幾乎沒有滯后的結構。這可以確保壓力讀數是精確的，而不管壓力變化的方向如何。
重復性
應變計是將壓力轉換成電信號的關鍵元件。由于這些量規是化學改變的區域的一片均勻的材料，他們將幾乎完全變形(沒有滯后或分離)與應力的隔膜。這意味著壓力測量的重復性在許多壓力循環中是很好的(即傳感器沒有疲勞)。
高規因子
對于給定的壓力變化，半導體應變計之間的電壓降可以達到很高的水平，這意味著可以更好地利用模擬數字分辨率和提高信噪比。
緊湊輕巧
硅芯片和硅壓阻元件采用化學刻蝕、微機械加工、摻雜和掩蔽相結合的方法制造，利用微電子元件制造機械結構，使微型傳感元件得以生產。由于傳感膜片通常是控制整個傳感器設計直徑的限制因素，一個更緊湊的傳感元件將有助于工程師設計更緊湊、重量更輕的壓力傳感器。
加速
硅感測元件的緊湊性和重量減輕意味著它們對加速力不太敏感。因此，這些傳感器在具有高G力水平、高振動或沖擊的應用中是首選的。
穩定度
半導體應變計不是粘貼、印刷或電鍍到傳感膜片表面，而是同一材料的化學改變部分。隨著時間的推移，應變片鍵會隨著壓力和溫度的循環而惡化或變化，從而導致傳感器性能的不穩定。
高超壓
與其他類型的應變計相比，半導體應變計的規范因數較高，因此可以在給定的壓力范圍內使用更硬的隔膜，以便能夠指定高超壓額定值，而不會影響太大的靈敏度。硅的高彈性也使得硅比其它彈性較低的隔膜材料更容易應變，幾乎沒有產生應力。
動態響應
由于半導體應變片的靈敏度高，對于傳感膜片而言，其相對于橫截面面積的厚度相對較高。此外，小尺寸導致很高的固有頻率。這結合彈性和原子結合應變儀，使硅應變片高度響應快速變化的壓力。
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