微機(jī)械壓力傳感器是最早開始研制的微機(jī)械產(chǎn)品,也是微機(jī)械技術(shù)中最成熟、最早開始產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。從信號檢測方式來看,微機(jī)械壓力傳感器分為壓阻式和電容式兩類。從敏感膜結(jié)構(gòu)來看,有圓形、方形、矩形、E形等多種結(jié)構(gòu)。目前,壓阻式微機(jī)械壓力傳感器的精度可達(dá)0.05%—O.01%,年穩(wěn)定性達(dá)0.1%/FS,溫度誤差為0.0002%,耐壓可達(dá)幾百兆鉑,過電壓保護(hù)范圍可達(dá)傳感器量程的20倍以上,并能進(jìn)行大范圍下的全溫補(bǔ)償。現(xiàn)階段微機(jī)械壓力傳感器的主要發(fā)展方向有以下幾個方面。 其一是將敏感元件與信號處理、校準(zhǔn)、補(bǔ)償電路及微控制器等進(jìn)行單片集成,研制智能化的微視械壓力傳感器。其二是進(jìn)一步提高靈敏度,實現(xiàn)低量程的微機(jī)械壓力傳感器。這種微壓傳感器用于脈動風(fēng)壓、流量和密封件泄漏量標(biāo)識等領(lǐng)域。其三是提高工作溫度,研制高低溫微機(jī)械壓力傳感器。壓阻式微機(jī)械壓力傳感器由于受PN結(jié)耐溫限制,只能用于120度以下的工作溫度,然而在許多領(lǐng)域迫切需要能夠在高低溫下正常工作的微機(jī)械壓力傳感器,例如磁量鍋爐、管道、高溫容器內(nèi)的壓力,井下壓力和各種發(fā)動機(jī)腔體內(nèi)的壓力。目前對高溫微機(jī)械壓力傳感器的研究主要包括合金薄膜濺射微機(jī)械壓力傳感器,高溫光纖微機(jī)械壓力傳感器,高溫電容式微機(jī)械壓力傳感器等。 其四是開發(fā)諧振式微機(jī)械壓力傳感器。諧振式微機(jī)械壓力傳感器除了具有普通微機(jī)械壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)外,還具有準(zhǔn)數(shù)字信號輸出,抗干擾能力強(qiáng),分辨率和測量精度高的優(yōu)點(diǎn)。硅諧振式微機(jī)械壓力傳感器的激勵檢測方式有電磁激放電磁拾振、靜電激勵電容拾振、逆壓電激勵壓電拾振、電熱激勵壓敏電阻拾振和光熱激勵/光信號拾振。其中,電熱激勵/壓敏電阻拾振的諧振式微機(jī)械壓力傳感器價格低廉,與工業(yè)IC技術(shù)兼容,可將敏感元件與信號調(diào)理電路集成在一塊芯片上,具有誘人的應(yīng)用前景。這種傳感器的溫度交叉靈敏度較大,為此設(shè)計了一種具有溫度補(bǔ)償功能的復(fù)合諧振式微機(jī)械壓力傳感器。諧振器由在同一硅片上制作的微橋諧振器和微懸臂梁諧振器組成,微橋諧振器和微懸劈梁諧振器材料相同,厚度相等或相近,制作工藝完全相同,同時制作,因而兩者對溫度變化可以同步響應(yīng)。通過數(shù)據(jù)融合技術(shù),作為溫敏元件的微懸臀粱諧振器的諧振頻率實時補(bǔ)償溫度變化對微橋諧振器諧振頻率的交叉靈敏度。經(jīng)補(bǔ)償?shù)闹C振式微機(jī)械壓力傳感器的溫度交叉靈敏度減小了兩個數(shù)量級。光熱激勵光信號拾振的諧振式微機(jī)械壓力傳惑器具有抗電磁干擾、防爆等優(yōu)點(diǎn),是對電熱激勵壓敏電阻拾振的諧振式微機(jī)械壓力傳感器的有益補(bǔ)充,但是需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng),不易實現(xiàn),成本較高。 |