溅射式压力传感器的工作原理
一、前言 溅射式压力传感器、变送器在压力测控领域中,已成为中、高压力测量的主力军。目前,我公司生产的溅射式压力敏感元件生产的各种中、大压力传感器变送器,已广泛应用于:石油井下高压、高温测量,柴油发动机共轨压力测量以及水利、电力、机械制造、冶金能源等领域。 二、基本原理 溅射式压力敏感元件是在10级超净间内,通过微电子工艺制造出来的。即在高真空度中,利用磁控技术,将绝缘材料、电阻材料以分子形式淀积在弹性不锈钢膜片上,形成分子键合的绝缘薄膜和电阻材料薄膜,并与弹性不锈钢膜片融合为一体。再经过光刻、调阻,温度补偿等工序,在弹性不锈钢膜片表面上形成牢固而稳定的惠斯顿电桥。此电桥便是仪表,传感器等测量器件中的基本环节。当被测介质压力作用于弹性不锈钢膜片时,位于另一面的惠斯顿电桥则产生正比于压力的电输出信号。将此信号经放大调节等处理。再配以适当的结构,就成为应用于各个领域中的压力传感器和压力变送器。 三、特点 目前市场上常见的压力传感器有扩散硅式、差压电容式、陶瓷压阻式、金属应变片粘贴式等多个品种。溅射薄膜式压力传感器是近几年来刚刚迈入市场的后起之秀。它的一大突出特点是受温度影响小。在温度变化100℃时,零点漂移仅为0.5%。其温度性能远远优于扩散硅式压力传感器。 由于溅射式以惠斯顿电桥与弹性不锈钢膜片间有很好的匹配并成为一体,而不存在任何胶粘剂。所以比粘贴式应变片传感器显示出高的长期稳定性与可靠性。 压力敏感元件材料为17-4ph弹性不锈钢,与其焊为一体的压力接头材料为316不锈钢或1cr18ni9ti不锈钢,可直接与一般的腐蚀性介质接触。因此,可用于腐蚀性介质的压力测量与控制,有很宽的应用范围。 弹性不锈钢膜片是通过机械加工研磨等工艺制成的。在选定了敏感元件作用面积之后也就确定了它的压力量程范围。目前英国senstronics公司为大批量生产的需要,只推出了膜片外径为φ7的一个品种。这样就限制了它在低、小压力量程中的应用。它的测压范围为0-0.7mpa至0-220mpa。所以,这种φ7的溅射式压力敏感元件,使用于中、大压力的测控工程中更为合适。