德国Sensortechnics公司

http://www.intl-sensor.com 时间:2008/12/31 11:45:23 点击2065次

     力敏传感器是使用最广泛的一种传感器，它是检测气体、液体、固体等所有物质间作用力能量的总称，也包括测量高于大气压的压力计以及测量低于大气压的真空计。力敏传感器的种类甚多、传统的测量方法是利用弹性元件的形变和位移来表示，但它的体积大、笨重、输出非线性。随着微电子技术的发展，利用半导体材料的压阻效应和良好的弹性，研制出半导体力敏传感器，主要有硅压阻式和电容式两种，它们具有体积小、重量轻、灵敏度高等优点，因此半导体力敏传感器得到广泛应用。当对一块半导体在某一晶向上施加应力时，其电阻率会产生一定的变化。这种导体电阻率变化和应力之间的相互关系称为半导体压阻效应，利用此效应制成的力学量传感器称为压阻式力敏传感器，它有两种类型，一类是将半导体应变计粘贴在弹性元件上制成的传感器，称为粘贴型压阻式传感器，另一类是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，使应变计与硅衬底形成同一整体的传感器，称为扩散型压阻式传感器。

     粘贴型压阻式力敏传感器由四只半导体应变片接成全桥形式，用粘合剂贴在弹性元件上构成，它具有很高的应变灵敏系数，一般为20～200，因此输出高，输出灵敏度一般为15～0mV/V，但易发生零点漂移与蠕变，同时还存在半导体应变片和弹性元件热膨胀所带来的温度漂移等影响。扩散型压阻式力敏传感器大都采用单晶硅和半导体平面工艺制成的。一般以N 型硅为衬底，采用氧化、扩散等工艺将硼原子沿给定的晶向扩散到n 型硅衬底材料中，形成P 型扩散层。

     结果硼扩散区便形成应变电阻，并用衬底形成一个整体，当它受到压力作用时，应变电阻发生变化，从而使输出发生变化。

     压阻式力敏传感器有灵敏度高、精度高、体积小、重量轻、工作频率高、结构简单、工作可靠、寿命长等特点。

     电容式力敏传感器近来得到了迅速发展，这种传感器的核心部分是对压力敏感的电容器。力敏电容器的电容量是由电极面积和两个电极间的距离决定。

     当硅膜片两边存在压力差时，硅膜片产生形变，电容器极板间的间距发生变化，从而引起电容量的变化。这样，电容变化量与压差有关，因此，就可作为力敏传感器。它与压阻式力敏传感器相比，具有灵敏度高、温度稳定性好、压力量程大等特点。表5-1 是按工作原理对力敏传感器进行分类，本章主要介绍半导体应变片构成的力敏传感器的应用技术。

压力传感器(压力变送器)压力上去，变送器输出上不去

加压变送器输出不变化，再加压变送器输出突然变化，泄压变送器零位回不去。

变送器输出信号不稳

变送器接电无输出

变送器与指针式压力表对照偏差大

微差压变送器安装位置对零位输出的影响

压力上去，变送器输出上不去

此种情况，先应检查压力接口是否漏气或者被堵住，如果确认不是，检查接线方式，如接线无误再检查电源，如电源正常再察看传感器零位是否有输出，或者进行简单加压看输出是否变化，有变化证明传感器没有损坏，如果无变化传感器即已经损坏。

出现这种情况的其他原因还可能是仪表损坏，或者整个系统的其他环节的问题。

加压变送器输出不变化，再加压变送器输出突然变化，泄压变送器零位回不去。

产生此现象的原因极有可能是压力传感器密封圈引起的，在我们的客户使用中碰到过几次。

一般是因为密封圈规格原因（太软或太厚），传感器拧紧时，密封圈被压缩到传感器引压口里面堵塞传感器，加压时压力介质进不去，但是压力很大时突然冲开密封圈，压力传感器受到压力而变化，而压力再次降低时，密封圈又回位堵住引压口，残存的压力释放不出，因此传感器零位又下不来。排除此原因的最佳方法是将传感器卸下，直接察看零位是否正常，如果正常更换密封圈再试。

变送器输出信号不稳

信号不稳的原因有以下几种

A.压力源本身是一个不稳定的压力

B. 仪表或压力传感器抗干扰能力不强

C. 传感器接线不牢

D. 传感器本身振动很厉害

E. 传感器故障

变送器接电无输出

可能的原因有：

A. 接错线（仪表和传感器都要检查）

B. 导线本身的断路或短路

C. 电源无输出或电源不匹配

D. 仪表损坏或仪表不匹配

E. 传感器损坏

变送器与指针式压力表对照偏差大

首先，出现偏差是正常的现象

其次，确认正常的偏差范围

确认正常误差范围的方法：

计算出压力表的误差值

例如：压力表量程为 30bar ，精度 1.5% ，最小刻度为 0.2bar

正常的误差为： 30bar*1.5%+ 0.2*0.5 （视觉误差） =0. 55bar

压力变送器的误差值。

例如：压力传感器量程为 20bar ，精度 0.5% ，仪表精度为 0.2% ，

正常的误差为： 20bar*0.5%+20bar*0.2%=0.18bar

整体对照时出现的可能性误差范围应以大误差值的设备的误差范围为准，以上例来说，传感器与变送器偏差值在 0.55bar 内可视为正常。

如果偏差非常大，应使用高精度仪表（至少此仪表高于压力表和传感器）进行参照。

微差压变送器安装位置对零位输出的影响

微差压变送器由于其测量范围很小，变送器中传感元件的自重即会影响到微差压变送器的输出，因此在安装微差压变送器出现的零位变化情况属正常情况。安装时应使变送器的压力敏感件轴向垂直于重力方向，如果安装条件限制，则应安装固定后调整变送器零位到标准值。

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