擴(kuò)散硅壓力(差壓)變送器由于單晶硅材料純度高、功耗小、滯后和蠕變極小、機(jī)械穩(wěn)定性好，而且傳感器的制造工藝和硅集成電路工藝有很好的兼容性，所以以擴(kuò)散硅壓阻傳感器作為檢測(cè)元件的壓力檢測(cè)儀表得到了廣泛的應(yīng)用。本篇相遠(yuǎn)儀表將為大家介紹擴(kuò)散硅壓力(差壓)變送器 【  相遠(yuǎn)液位計(jì)：400-101-2883】。

    擴(kuò)散硅壓力(差壓)變送器是以壓阻式傳感器為檢測(cè)元件的一種壓力檢測(cè)儀表，主要由擴(kuò)散硅壓阻傳感器和電磁放大部分組成的，如圖 2.43 所示。壓阻傳感器的工作原理是基于壓阻效應(yīng)。其壓力敏感元件是在半導(dǎo)體材料的基片上利用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻，當(dāng)受到被測(cè)壓力的作用時(shí)，擴(kuò)散電阻的阻值由于電阻率的變化而改變，擴(kuò)散電阻一般要依附于彈性元件才能正常工作。用作壓阻式傳感器的基片材料主要為硅片和鍺片，由于單晶硅材料純度高、功耗小、滯后和蠕變極小、機(jī)械穩(wěn)定性好，而且傳感器的制造工藝和硅集成電路工藝有很好的兼容性，所以以擴(kuò)散硅壓阻傳感器作為檢測(cè)元件的壓力檢測(cè)儀表得到了廣泛的應(yīng)用。

圖1

    圖1為壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。在硅膜片上用離子注入和激光修正方法形成四個(gè)阻值相等的擴(kuò)散電阻，并連接成惠斯頓電橋形式，如圖2所示。電橋用恒壓源或恒流源激勵(lì)。通過(guò) MEMS 技術(shù)在硅膜片上形成一個(gè)壓力室，一側(cè)與取壓口相通，另一側(cè)與大氣相連，或做成標(biāo)準(zhǔn)的真空室。當(dāng)被測(cè)壓力作用在膜片上產(chǎn)生差壓時(shí)，使得膜片一部分壓縮一部分拉伸，位于膜片壓縮區(qū)的電阻變小，位于膜片拉伸區(qū)的電阻變大，電橋失去平衡。電橋的輸出電壓反映了膜片上所受的壓力差。

圖2

圖3

    變送電路原理線路圖如圖所示，其作用是將橋路輸出的毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。虛線框中的傳感器接成惠斯頓電橋形式，位于運(yùn)放 IC1 的反饋回路中，由 VD4、IC1、R4、RP2 組成的恒流源激勵(lì)，電流大小可以由 RP2 微調(diào)。運(yùn)放 IC2、IC3、IC4 組成差動(dòng)放大電路，具有極高的輸入阻抗。

    經(jīng)過(guò)電路參數(shù)設(shè)計(jì)，橋路輸出經(jīng)差動(dòng)放大，

圖4

圖5

    再經(jīng)變送器電流輸出級(jí)射出電流的增量等于 16mA，通過(guò)調(diào)整電位器 RP1，使變送器被測(cè)量程的下限為 4mA，這樣變送器就實(shí)現(xiàn)了4mA～20 mA 的電流轉(zhuǎn)換。

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