装有贵金属电阻应变片的陶瓷压力传感器

引言测量高温腐蚀气体或液体的压力是工业过程控制中较普遍的任务,它对压力传感器的稳定性要求极高。传感器的结构和材料必须与腐蚀性介质相容。当工作温度超过一般传感器的极限温度120℃时,不能使用充油的测量头。被测变量作用到用氧化铝制造的膜片上,氧化铝在高温下与腐蚀性介质接触仍能保持弹性变形。贵金属电阻由于具有长时间的稳定性,特别适合工业应用。膜片周边与陶瓷板联接,组成一个陶瓷压力测量头。     

应用于特殊环境的光纤光栅温度压力传感器

针对现有高温高压油井下对温度和压力的实时长期监测要求,设计了温度补偿式光纤光栅温度压力双参量传感系统。根据传感器的使用环境,优选了恒弹性合金。采用优选后的恒弹性合金作为基底材料设计了圆筒与圆形膜片组合式传感器结构,圆形膜片是整体加工成型的。最后,对传感器进行相关实验测试。实验测试与误差分析结果显示,传感器实现了温度和压力的大量程测量,传感特性呈单值线性,温度补偿可一体化封装;温度线性检测区为0~350℃,温度灵敏度为0.020 1 nm/℃,温度测量静态误差为0.029%;压力线性检测区为0~60 MPa,压力灵敏度为0.013 6nm/MPa,压力测量静态误差为0.046%,这些指标能够满足实际工程的要求。     

基于MEMS压力传感器的研究

提出了一种新型高精度高温压力传感器,此压力传感器以硅片为弹性片,敏感材料为Ni-Cr合金,利用溅射合金薄膜压力敏感元件和先进的加工工艺技术制作而成。对溅射薄膜压力传感器弹性膜应变进行理论和三维有限元分析,再用先进的软件ANSYS模拟弹性膜片的应变分布,研究应变与膜的大小、厚度的关系。最后确定敏感电阻的最佳布置区域,提高了传感器的灵敏度。     

耐蚀微压传感器

1 前言许多部门大量需要耐蚀微压传感器,用于测量腐蚀性流体的微小压力(<1MPa)。例如,航空部门用于风洞试验及高空飞行测压,医疗部门用于测血压、脉膊及大肠蠕动等;环保部门用于测烟囱气体压力;以及石油、化工、纺织等部门用于测微压使用。原有的涨丝传感器,不能测腐蚀性气体、液体的微小压力。其原因不在于传感器的设计及制造工艺上,而在于所采用的弹性材料3J53恒弹性合金耐蚀性差(在潮湿的空气中也会生锈),且弹性模量较大(E≈198000MPa)。因此,若能研制出耐蚀、低     

高性能MEMS电容压力传感器的设计及其热分析

为了进一步提高接触式电容压力传感器的性能,设计了一种高性能双凹槽结构的接触式电容压力传感器,并对该传感器在高温环境中的总体性能进行了分析。推导了热传导和热弹性理论,并对影响传感器热分析的各个因素与温度的依赖关系进行了描述;在整个分析过程中,使用ANSYS软件并结合有限元方法对全尺寸传感器的热效应进行模拟。结果表明,在接触工作状态双凹槽接触式电容压力传感器的温度对输入(压力)-输出(电容)特性的影响是线性的,且线性范围内初始压力随温度的升高而降低;当温度载荷为550 K时,双凹槽结构的灵敏度为1.21×10-6pF/Pa,比传统单凹槽的0.8×10-6pF/Pa高出50%,表明该压力传感器有着非常优异的高温特性。     

测压仪表发展简史（五）

（接上期） 6.3 薄膜式压力传感器薄膜（厚度在10~ (-6)～10~ (-10)m）压力传感器按材料的不同可分为多晶硅、多晶锗、微晶硅、非晶硅及其合金、金属薄膜等不同类型;这类传感器实际上就是采用薄膜工艺制成的薄膜压阻和电容式压力传感器。多晶硅、多晶锗传感器的种类较多,最基本的形式是利用LPCVD工艺,在SiO_2衬底上形成一层压阻电桥薄膜及其输出引线;有些用于高温测量场合的传感器用氧化层将多晶硅电阻与SiO_2膜片隔离,它可以工作在200℃条件下;哑铃型传感器已经用于衡器产品中。此外,近年SOI工艺制造的压力传感器、变送器也开…     

基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器

针对体内介入式医疗应用需求,提出一种基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器设计与制作方法。 通过理论分 析建立了适合超弹性体硅橡胶材料的 Mooney-Rivlin 力学仿真模型,对不同组分、厚度感压材料的受压变形状态进行了理论分 析,并获得优化的传感器材料及结构参数。 进一步提出微型光纤法珀压力传感器的制作方法,通过感压性能测试、温度影响测 试和体外血液压力测试,对比验证了不同参数传感器的感压性能。 结果表明,在感压材料直径 180 μm、厚度 250 μm 时,测压范 围 0~ 40 kPa 内传感器的压力灵敏度达到 154. 56 nm/ kPa,20℃ ~ 50℃大温度范围内引起的压力测量相对误差仅为 0. 36% ,温度 对压力测量的影响完全可忽略。 相比传统膜片式光纤压力传感器,基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器不仅尺寸小、 灵敏度高,还具有成本低、方便制作的技术优势。     

基于碳化硅材料的电容式高温压力传感器的研究

针对现有的硅基高温压力传感器不满足更高温度环境(≥500℃)下测试需求的问题,设计并制备了一种基于碳化硅(SiC)材料的电容式高温压力传感器。利用ICP刻蚀工艺和直接键合工艺实现了气密性良好的敏感绝压腔结构,结合金属沉积、金属图形化等MEMS工艺制备了感压敏感芯片。搭建了压力-温度复合测试平台,完成了传感器在0～600℃环境下压力-电容响应特性的测试。测试结果表明,在0～300 kPa内,该传感器灵敏度为4.51×10~(-3) pF/kPa,非线性误差为2.83%;同时测试结果也表明该传感器的温度漂移效应较低,0～600℃环境下电容变化量为8.50～8.65 pF。     

高温压力传感器温度特性的芯片内补偿技术

本文在分析、测试多晶硅高温压力传感器温度特性的基础上 ,提出了一种新的改善传感器温度特性的措施。通过在压力传感器芯片上集成低阻值的多晶硅电阻网络与温度传感器 ,不仅可以很好的补偿传感器的零点温漂 ,也可以借助传感器信号处理单元 ,方便地实现对灵敏度温度系数的补偿。经补偿 ,传感器的零点温漂达到 1× 10 -4/℃ ,灵敏度温漂小于 -2× 10 -4/℃。实验表明 :该方法的补偿温区宽 ,通用性强 ,是高温压力传感器十分有效的温度补偿方法     

用铌基弹性膜片的耐蚀微压传感器

用铌基弹性合金Nb—25Ti～5Al薄片为弹性膜片,用3J53合金棒材车制壳体,两者相焊成传感器元件。所装成的耐蚀微压传感器稳定性好、温漂小、精度高、反应快、频响范围宽、量程低且耐蚀性优异。特别适用于测腐蚀流体的微小压力(<1MPa)。几年来实用于各方面,皆收到良好的应用效果。     

用于恶劣环境的耐高温压力传感器

为了解决如高温200℃等恶劣环境下的压力测量问题,基于微机电系统(MEMS)和高能氧离子注入(SIMOX)技术,研制了一种量程为0~120 kPa的压阻式压力传感器。该传感器芯片由硅基底、薄层二氧化硅、惠斯登电桥结构的硼离子注入层、氮化硅应力匹配层、钛-铂-金梁式引线层和由湿法刻蚀形成的空腔组成。在氧剂量1.4×10¹⁸/cm²和注入能量200 keV条件下,由高能氧离子注入技术形成厚度为367 nm的埋层二氧化硅层,从而将上部测量电路层和硅基底隔离开,解决了漏电流问题,使得传感器芯片可以在高温200 ℃以上的环境下使用。为了提高传感器在宽温度范围内的稳定性,对温度补偿工艺进行了研究,补偿后的传感器灵敏度温度系数和零位温度系数很容易控制在1×10^-4/℃·FS。实验标定结果表明:在200 ℃下,研发的耐高温压力传感器具有很好的工作性能,其线性度误差达0.12%FS、重复性误差为0.1%FS、迟滞误差为0.12%FS,精度达0.197%FS,满足油井、风洞、汽车和石化工业等现代工业的应用需求。     

SIMOX—一种适用于高温硅传感器的工艺技术

研究开发了一种采用新颖的SOI“SIMOX”(氧离子注入隔离)工艺技术制作的硅压力传感器。这种器件展示了广阔的应用温度范围,它在400℃以上灵敏度理论特性为1/T。其原因乃是电阻之间以及与获得二氧化硅埋入层的衬底之间的完美的隔离。本文介绍了一种微机械加工的原型SIMOX技术研制的压力传感器,其灵敏度为40mV/V,线性度及滞后性优于0.2％,而且稳定性好。     

SOI高温压力传感器研究进展及应用

常规扩散硅压阻式压力传感器依靠PN结实现敏感电阻间的电学隔离,基于单晶硅良好的弹性形变性能和显著的压阻效应进行压力测试,以其特有的体积小、灵敏度高、工艺成熟等优点,成为应用最广泛的压力传感器。不过,当工作温度超过125℃时,电阻与衬底间的PN结漏电加剧,使传感器特性严重恶化以至失效,不能准确测量压力。因此,把能在高于125℃条件下工作的硅压阻式压力传感器,称为扩散硅高温压力传感器。     

扩散硅压力变送器的精密温度补偿

文中介绍了扩散硅压力传感器温度补偿的一种新方法,以及采用MAX1457精密补偿全温区（-30～ 80℃）压力变送器（4～20mA输出）的关键事项。     

基于MZI光波导的MOEMS压力传感器

集成光学压力传感器利用幅度、相位、折射率分布、光程和光波极化方式的改变来感应外部压力.设计了基于MZI光波导的MOEMS压力传感器,探讨了工作原理,分析了弹性薄膜尺寸对应力的影响和波导中TE、TM模式的光对波导折射率的影响.通过设计弹性薄膜的尺寸(a=2 mm,b=1 mm,h=20 μm)和选用波长为1.31μm的单模激光,得到传感器的灵敏度为1.84×10~(-2) kPa,半波压力为85 kPa.     

Si微压力传感器

在工业应用中,要求具有小型和稳定的压力传感器。我们利用普通的平面集成电路技术开发了一个新的传感器。为了避免长漂,依赖于压力灵敏度的温度补偿是由enbedded稳压电源而不是由传统的电阻网络。输入压力范围是0—0.1MPa。灵敏度变化为200ppm/℃或更好,非线性误差(包括滞后)为满刻度的0.05％。传感器可以安装在印刷电路板上。     

恒弹性真空膜盒

一、简介恒弹性膜盒是我厂新试制的一种新膜盒品种,其膜片采用新型合金3J53恒弹性合金制成,与一般膜盒相比,恒弹性膜盒具有最小的温度系数,在-60℃到 100℃温度范围内,     

超低温薄膜压力传感器的研究

超低温薄膜压力传感器可用于液氢、液氮、液氧等低温环境的压力测量,目前国内外超低温压力传感器产品的工作温度最低为-200 ℃.文中主要介绍了对超低温薄膜压力传感器的研究,通过薄膜压力传感器设计和工艺技术研究,成功研制出超低温薄膜压力传感器,并在-253(液氢)～+60 ℃温度环境下进行压力传感器静态性能测试,结果表明传感器性能指标优异,实现了超低温薄膜压力传感器技术突破.     

利用软磁合金实现动态扭矩非接触测量新方法

为提高磁弹性扭矩传感器的测量精度和灵敏度,对一种利用软磁合金间接实现动态扭矩非接触测量的新方法进行了研究.首先,论述了所采用传感器的基本结构与工作原理,然后介绍了常用软磁合金的主要磁特性以及在被测材料表面附着的工艺方法,最后分别在试样转轴表面附着坡莫合金、铁基非晶态合金以及铁基非晶合金情况下进行了扭矩测量试验,并得出了每种情况下传感器的非线性误差、重复度误差以及灵敏度参数.结果表明,这种测量方法不仅简单方便,而且能够提高扭矩测量的精度和灵敏度.     

通用型高温压阻式压力传感器研究

针对石油化工等领域高温下压力测量的要求,设计了压阻式压力传感器硅芯片,采用SIMOX 技术SOI晶片,在微加工平台上制作了硅芯片.对不同的用户工况设计了装配结构,采用耐高温封装工艺,研究了耐高温微型压力传感器封装材料匹配与热应力消除技术,解决了内外引线的技术难点.从低成本、易操作性出发,设计了温度系数补偿电路,研制了精度高、稳定性佳的耐高温通用压力传感器.