压力传感器的设计
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产品背景和发展前景
1997年报导了可工作在500℃条件下的6H-SiC压阻式力 传感器1101，它的满程输出范围可达40.66mV(230C )和 20.03mV(5000C)，线性度可达一0.17%，电阻的温度系 数为一0.25%/0C(1000C)和一0.05%/0C(5000C)o (2)微 机 械 加工的压力传感器:主要是以微机械加工为 标志的，线度大约在1-2mm 左右的微型压力传感器，这 种压力传感器由于体积很小，可以放置于人体的重要器官 (如:血管、眼睛等)内进行有关数据的采集。Hachol, Andrzej;Dziuban,Ja nB ochenek,Andraejl"11996年报导 了他们研制的用于测量眼压(fJ眼压计，其膜片直径为1m m，灵敏度系数亦较高;Marco,S和Samitier,J等人于1997 年也报导了使用极簿膜片构成的高性能、用于生物学研究 的压阻式力传感器.主要用于血管压力测量 。
产品背景和发展前景
• 1.压力传感器的发展 • 硅单 晶 材 料优良的压阻效应与完美的微加工技术相结合，被广 泛用于制 • 备压力传感器。这种薄膜压力传感器的发展过程可以分为四个阶段。 • (l) 发明 阶 段(1497~1906):这个阶段主要是以1497年双极性晶体 管的发明 • 为标志。此后，半导体及设备的特性得到了广泛应用。史密斯 (CS.Smith)于1945年发现了硅和锗的压阻效应[，即当有机械力作用 于半导体材料时，其电阻发生变化。依据此原理制成的第一个压力传 感器是把应变!创沮片粘在金属簿上，将力信号转化为电信号进行测量。 此阶段最小尺寸大约为Icm。 • (2) 荃础 技 术发展阶段(1906一197)0:为提高传感器的性能，应变 片被直接扩散在硅杯的底面簿膜上。用硅杯代替金属膜，’实现了金 属一硅共晶体。这个阶段也是“商业和市场发展的阶段”，即把技术 研究变为实际应用。此阶段最小加工线度为0.scm。
产品背景和发展前景
(3 )批 量加 工阶段(1907一198)0:采用选择性的各项异性的化学腐 蚀加工的工艺提高膜片的性能。由于腐蚀可以在整个表面进行，因此， 数百个传感器膜片可以一批加工完成。这一阶段类似于集成电路的制 作。山于表面光刻技术的发展，加工尺寸十分精确，加之离子注入工 艺的应用使工艺水平进一步提高。此阶段最小加工尺寸为0,2cm。 • (4) 微 机械 加工阶段(1908~今):微机械加工工艺适应于结构型传感 器，或线度在微米级(10一6协m)范围的其他结构。利用这一技术可以 加工、蚀刻微米级的沟、条、膜，标志着传感器已进入了微米阶段。 此阶段标志传感器的最小尺寸为0.02cm。 2. 压力传感器的研究现状 目前 ， 压 力传感器技术的研究方向: 1) 开发 耐 高温的压力传感 器:主要是以新型半导体材料(IS)C为膜片的压阻式力传感器为代表。 zierm an，Rene和vonBerg，Jochen等人先于1997年报 导了使用单 晶n型psiC材料制成的压力传感器，这种压力传感器工作温度可 达573K，耐辐射，且有较高的灵敏度;okojie，Oberts和Ned， AlexanderA等人
控制输出
PNP open colletor 输出型
最大流入电流:100mA以下 允许电压 : 2V 以下 +V(褐色)
过电流保 护回路
主 回 路
OUT1(黑色) 负荷
过电流保 护回路 1KΩ
OUT2 (白色) 模拟电压输出 (橙色) 0V (青色)
+ 负荷
12 - 24VDC
◆ 模拟电压输出内部无短路保护回路，不要直接连接超出电源电压。 ◆ 使用模拟电压输出时，请注意配线电阻产生电阻的影响.
压强
单位面积上垂直方向的压力(f)大小
F
P=
F (合力)
A
A(单位面积)
单位 : N/m2 = pa
压力的种类
标准压力
现以大气压为标准，以压力 ‘0’为基准， 大于‘0’为 (正压)；小于‘0’为 (负压).
延 伸 压
以大气压为标准，增加或减少的压力
绝对压力
以完全真空为标准，在完全真空下，在压力为 ‘0’时的压力.
差
压
两压力之间的差压而言
基本名称
7 1 2 4
1. 3 1/2型 LED显示部(红色) 2. 输出1 显示灯(红色) 3. 输出2 显示灯(红色)
3
4. MODE 键 5. UP键 6. DOWN 键
6
8
5
7. 规定压力范围 8. 大气压导入口
控制输出
NPN open collector 输出 型
面板表的设定
▲,▼ 同时按键 1
零点 调整
零点调整
秒以上
运 行 方 式
M 按键 3秒以上
面板 标的 设定
设定 scaler ing 值
设定选项
M 按键 3秒以内
设定检测值1 (ST1, LO)
▶
设定检测值2 (ST2, HI)
▲ 按键 3秒以上
峰值 保持
最高值
▶
最低值
最大流入电流:100mA以下 允许电压 : 30VDC 以下, 残留电压 : 1V以下 +V(褐色)
模拟电压输出 (橙色)
1KΩ
主 回 路
负荷 负荷
过电流保 护回路
OUT1(黑色)
Leabharlann Baidu
过电流保 护回路
+ OUT2 (白色)
12 - 24VDC
0V (青色)
◆ 模拟电压输出内部无保护回路. 不要超过额定电源电压. ◆ 使用模拟电压输出时，请注意与之相连仪器的阻抗；另外，要考虑配线电阻产生电压的影响。
压力传感器
策划人：耿文飞
目录
• 产品背景和发展前景 • 产品设计的主要内容 • 产品系统的基本组成
产品背景和发展前景
• 压力传感器是工业实践中最为常用的一种 传感器，其广泛应用于各种工业自控环境， 涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生 产自控、航空航天、军工、石化、油井、 电力、船舶、机床、管道等众多行业。压 力传感器的应用相当广泛，设计起来相对 简单，而且操作方便、价格便宜，适宜大 规模使用，因此，本产品拥有广阔的发展 前景。
产品背景和发展前景
1997年报导了可工作在500℃条件下的6H-SiC压阻式力 传感器1101，它的满程输出范围可达40.66mV(230C )和 20.03mV(5000C)，线性度可达一0.17%，电阻的温度系 数为一0.25%/0C(1000C)和一0.05%/0C(5000C)o (2)微 机 械 加工的压力传感器:主要是以微机械加工为 标志的，线度大约在1-2mm 左右的微型压力传感器，这 种压力传感器由于体积很小，可以放置于人体的重要器官 (如:血管、眼睛等)内进行有关数据的采集。Hachol, Andrzej;Dziuban,Ja nB ochenek,Andraejl"11996年报导 了他们研制的用于测量眼压(fJ眼压计，其膜片直径为1m m，灵敏度系数亦较高;Marco,S和Samitier,J等人于1997 年也报导了使用极簿膜片构成的高性能、用于生物学研究 的压阻式力传感器.主要用于血管压力测量 。
产品背景和发展前景
• 1.压力传感器的发展 • 硅单 晶 材 料优良的压阻效应与完美的微加工技术相结合，被广 泛用于制 • 备压力传感器。这种薄膜压力传感器的发展过程可以分为四个阶段。 • (l) 发明 阶 段(1497~1906):这个阶段主要是以1497年双极性晶体 管的发明 • 为标志。此后，半导体及设备的特性得到了广泛应用。史密斯 (CS.Smith)于1945年发现了硅和锗的压阻效应[，即当有机械力作用 于半导体材料时，其电阻发生变化。依据此原理制成的第一个压力传 感器是把应变!创沮片粘在金属簿上，将力信号转化为电信号进行测量。 此阶段最小尺寸大约为Icm。 • (2) 荃础 技 术发展阶段(1906一197)0:为提高传感器的性能，应变 片被直接扩散在硅杯的底面簿膜上。用硅杯代替金属膜，’实现了金 属一硅共晶体。这个阶段也是“商业和市场发展的阶段”，即把技术 研究变为实际应用。此阶段最小加工线度为0.scm。
产品背景和发展前景
(3 )批 量加 工阶段(1907一198)0:采用选择性的各项异性的化学腐 蚀加工的工艺提高膜片的性能。由于腐蚀可以在整个表面进行，因此， 数百个传感器膜片可以一批加工完成。这一阶段类似于集成电路的制 作。山于表面光刻技术的发展，加工尺寸十分精确，加之离子注入工 艺的应用使工艺水平进一步提高。此阶段最小加工尺寸为0,2cm。 • (4) 微 机械 加工阶段(1908~今):微机械加工工艺适应于结构型传感 器，或线度在微米级(10一6协m)范围的其他结构。利用这一技术可以 加工、蚀刻微米级的沟、条、膜，标志着传感器已进入了微米阶段。 此阶段标志传感器的最小尺寸为0.02cm。 2. 压力传感器的研究现状 目前 ， 压 力传感器技术的研究方向: 1) 开发 耐 高温的压力传感 器:主要是以新型半导体材料(IS)C为膜片的压阻式力传感器为代表。 zierm an，Rene和vonBerg，Jochen等人先于1997年报 导了使用单 晶n型psiC材料制成的压力传感器，这种压力传感器工作温度可 达573K，耐辐射，且有较高的灵敏度;okojie，Oberts和Ned， AlexanderA等人
控制输出
PNP open colletor 输出型
最大流入电流:100mA以下 允许电压 : 2V 以下 +V(褐色)
过电流保 护回路
主 回 路
OUT1(黑色) 负荷
过电流保 护回路 1KΩ
OUT2 (白色) 模拟电压输出 (橙色) 0V (青色)
+ 负荷
12 - 24VDC
◆ 模拟电压输出内部无短路保护回路，不要直接连接超出电源电压。 ◆ 使用模拟电压输出时，请注意配线电阻产生电阻的影响.
压强
单位面积上垂直方向的压力(f)大小
F
P=
F (合力)
A
A(单位面积)
单位 : N/m2 = pa
压力的种类
标准压力
现以大气压为标准，以压力 ‘0’为基准， 大于‘0’为 (正压)；小于‘0’为 (负压).
延 伸 压
以大气压为标准，增加或减少的压力
绝对压力
以完全真空为标准，在完全真空下，在压力为 ‘0’时的压力.
差
压
两压力之间的差压而言
基本名称
7 1 2 4
1. 3 1/2型 LED显示部(红色) 2. 输出1 显示灯(红色) 3. 输出2 显示灯(红色)
3
4. MODE 键 5. UP键 6. DOWN 键
6
8
5
7. 规定压力范围 8. 大气压导入口
控制输出
NPN open collector 输出 型
面板表的设定
▲,▼ 同时按键 1
零点 调整
零点调整
秒以上
运 行 方 式
M 按键 3秒以上
面板 标的 设定
设定 scaler ing 值
设定选项
M 按键 3秒以内
设定检测值1 (ST1, LO)
▶
设定检测值2 (ST2, HI)
▲ 按键 3秒以上
峰值 保持
最高值
▶
最低值
最大流入电流:100mA以下 允许电压 : 30VDC 以下, 残留电压 : 1V以下 +V(褐色)
模拟电压输出 (橙色)
1KΩ
主 回 路
负荷 负荷
过电流保 护回路
OUT1(黑色)
Leabharlann Baidu
过电流保 护回路
+ OUT2 (白色)
12 - 24VDC
0V (青色)
◆ 模拟电压输出内部无保护回路. 不要超过额定电源电压. ◆ 使用模拟电压输出时，请注意与之相连仪器的阻抗；另外，要考虑配线电阻产生电压的影响。
压力传感器
策划人：耿文飞
目录
• 产品背景和发展前景 • 产品设计的主要内容 • 产品系统的基本组成
产品背景和发展前景
• 压力传感器是工业实践中最为常用的一种 传感器，其广泛应用于各种工业自控环境， 涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生 产自控、航空航天、军工、石化、油井、 电力、船舶、机床、管道等众多行业。压 力传感器的应用相当广泛，设计起来相对 简单，而且操作方便、价格便宜，适宜大 规模使用，因此，本产品拥有广阔的发展 前景。