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压阻式压力传感器技术电阻设计变化的输出电压等式

发布时间:2022-09-12 18:34:56点击量:

 压力传感器是许多商业和工业系统的关键部分。如今,压力传感器构成了MEMS器件的最大市场部分。压力传感器主要有三种类型:金属应变计、压阻式(PZR)和电容式(Bao)。压阻式应变计利用粘合或成型应变计的压阻效应来检测施加压力引起的应变。这是用于通用压力测量的最常用的传感技术。电容式压力传感器使用隔膜和压力腔来创建可变电容器,以检测由于施加压力引起的应变。通常,这些技术应用于低压(绝压、差压和表压)。


 应变锗或硅灯丝的电阻变化大于金属应变片的电阻变化。这种效应称为压阻效应。压阻器件的灵敏度给出的规范因子K表征:

压阻式压力传感器技术电阻设计变化的输出电压等式(图1)

 其中,dR是由于变形引起的阻力变化,R是初始阻力,εL是应变。

压阻式压力传感器技术电阻设计变化的输出电压等式(图2)

 惠斯通电桥是一种用于精确比较电阻的电路,显示了一个典型的惠斯通电桥电路。此配置将植入压力传感器的膜上。电桥的输出电压由下式给出:

压阻式压力传感器技术电阻设计变化的输出电压等式(图3)

 通常,所有电阻器都选择彼此相等,从而导致输出电压为零。对于传感器应用,至少一个电阻器必须取决于测量值。当R 1=R 2=R 3=R和R 4=R+ΔR时,输出电压可以表示为

压阻式压力传感器技术电阻设计变化的输出电压等式(图4)

 等式(3)用于隔膜应力分析和等式(4)

压阻式压力传感器技术电阻设计变化的输出电压等式(图5)

 表示相对于传感器压力范围的L/H比的限制,其中必须仔细选择膜的边长L和厚度H,以满足所有压力P而不会破坏膜。该比率将确定感兴趣的压力范围。

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