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压力传感器在汽车及水处理领域的应用

2016-12-14 17:25:11 3508 压力传感器汽车传感器

0 MEMS压力传感器在多种应用领域得到大量使用 MEMS压力传感器是一种薄膜元件，受到压力时变形。可以利用应变仪（压阻型感测）来测量这种形变，也可以通过电容感测两个面之间距离的变化来加以测量。这两种方法都很流行。汽车产业仍然是MEMS压力传感器的最大应用领域，占其销售额的72%，其次是医疗电子占12%，工业领域占10%，消费电子与军用航空占据其余的6%市场。在汽车领域，引擎管理是其主要应用，包括汽油发动机中的歧管空气压力传感器和柴油车中的共轨压力传感器，尤其是在欧洲。为了改善燃烧情况，有些组织也在研究可以在汽缸内工作的压力传感器，以更好地测量参与化学反应的各种物质的准确比例，并把数据反馈给引擎管理系统。由于工作环境恶劣，汽车传感器的价格比消费类传感器高得多。另外，汽车传感器需要较长的鉴定时间，而且这些传感器必须能可靠工作长达15年的时间。有些传感器，比如刹车或轮胎压力传感器，对于汽车安全至关重要。 MEMS压力传感器在汽车中的一个新应用是传动系统压力感测，通常用于自动装置之中，但也用于新型双离合器传动系统。德国厂商博世最近进入该市场，推出了一款MEMS解决方案，使用油来保护硅薄膜，使其可以最高耐受70巴的压力。多孔硅的MEMS器件，也已用于目前的侧面气囊等应用之中。在医疗市场，压力传感器主要充当外科手术使用的一次性低成本导管。但它们也用于昂贵的设备之中，在连续气道正压通气（CPAC）机中感测压力与差流。这些器件潜力巨大，可能在2015年以后成为可植入传感器。可植入传感器不需要电池就能工作，可以用于心脏测量和监测青光眼。在工业领域，MEMS压力传感器的主要应用包括采暖通风及空调（HVAC）、水平面测量、各种工业过程与控制应用。例如，除了精确的高度气压测量，飞机使用传感器监测引擎、襟翼等其它部件。在过去的几年中，压力传感器市场取得了迅速进展，对竞争格局产生了积极影响，为市场引入了新的参与者并扩大了市场现有参与者的范围。压力传感器在水处理中的应用我国的环保水处理行业，近些年得到快速的发展，并且未来前景广阔。在供水和污水处理工艺中有赖于使用压力传感器为系统保护和质量保证提供重要控制和监测手段。压力传感器将压力（一般指液体或气体的压力）转换为电信号输出，该压力电信号也可进而用于测量静态流体的液位，因此可用来测量液位。压力传感器的敏感组件主要有硅杯敏感元件、硅油、隔离膜片和导气管组成，被测介质压力P通过隔离膜片和硅油传递到硅杯元件的一侧（见图），大气参考压po通过导气管作用到硅杯元件的另一侧，硅杯元件是一个底部加工得很薄的杯形单晶硅片。杯底膜片在压力P和Po做用下产生位移极小的弹性变形，单晶硅是理想的弹性体，其变形与压力成严格的正比关系，而且复原性能又极好。硅膜片上用半导体扩散工艺形成的四个桥路电阻布置成方形，当硅膜片受到压力产生变形时，处于对角线上的二电阻受压应力，而另为二个电阻受张应力，由于扩散硅的压阻效应，使相对的二个电阻阻值增大，二另为二个电阻阻值减小。如果在A-A二端上加上电压，则C-D间就有一个P-Po差压成正比的电压信号输出。 0
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