壓阻傳感器測量原理

　　工控摘要：微壓力控制器、變送器作為微傳感器中一個重要分支。目前，微壓傳感器的靈敏度普遍偏低、線性度較差，由此，研究如何提高傳感器的靈敏度、改善非線性具有重要實際意義。
　　
　　通常采用高應變系數材料作為敏感元件。這里我們可以對敏感器件的結構尺寸進行優化，對電阻條位置尺寸進行優化。本文提及一種量程為200kPa、采用E結構微壓力傳感器，該結構綜合了平膜和島膜高靈敏度、線性度好的兩者優點。
　　
　　1.壓阻傳感器測量原理
　　
　　利用硅片良好的變形能力與顯著壓阻效應，選用硅作為壓阻微壓傳感器主要材料。其測量原理也根據硅的壓阻效應，當在硅片上施加某一方向的壓力或拉力后，其材料內部結構將發生變化，造成內部結構扭曲，帶來載流相對能量變化，使硅固有電阻率發生變化，改變電阻。即通過壓力改變電阻變化，給以一個可變換的信號。
　　
　　首先是硅膜結構選取，當前壓阻式微壓傳感器正朝著低量程、高靈敏度方向發展。本文采用這種E型結構薄膜無論是在過載能力、線性度，還是在電阻感應應力上，均優于其他類型結構薄膜；其次，壓敏電阻條寬、長度的選擇。壓阻式微壓傳感器對溫度改變較為敏感，要盡可能地降低測量過程中自身產生的熱量，因此考慮到面積功耗、電流大小，依據計算公式，zui終確定適合的壓阻條寬和壓阻長度。
　　
　　2.測量分析結果
　　
　　通過仿真測試確定薄膜尺寸及電阻位置尺寸，主要考慮其對線性度和靈敏度影響。仿真時，改變其中一個參數，而保持其他變化。再選擇每個參數*值，考慮變形與輸出電壓、變形越大，則線性度越差、過載能力越低；反之，靈敏度越高。仿真過程對比薄膜邊距離、薄膜厚度、薄膜邊長、電阻長度和電阻折數等參數進行測試。以保證較高靈敏度、良好的線性度、過載能力等方面。總之，彈性膜片、壓敏電阻直接決定了壓阻式微壓傳感器靈敏度和線性度，文中提出改變壓電電阻尺寸與位置的研究方法具有一定的參考價值。
　　
　　作為微型傳感儀器的主流產品，微壓傳感器具有體積小、響應快、功耗低、可靠性高、易于集成和智能化等特點。現已被廣泛運用于家電、裝備制造業、航天工程、環境檢測等領域內。