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接触电容式高温压力传感器的温度效应

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,微小尺寸的半导体传感器得到快速发展。半导体传感器具有体积小、重量轻、精度高、成本低、温度特性好等优点,其制造工艺和半导体平面工艺兼容,满足传感器向智能化和集成化发展的需要。从航空航天、石油化工用的仪器到涡轮发动机、内燃机的监测和控制,越来越多的领域都要求工作温度在200℃以上的压力传感器。常见的高温压力传感器材料有多晶硅、石英、 SiC、SOI(Silicon on Insulator)、SOS(蓝宝石上硅)等。SOI的低压、低功耗、电隔离等优势,****了传感器对恶劣环境的适应性,基于硅隔离SOI技术的耐高温压力传感器得到了广泛应用。相对于硅压阻式压力传感器,电容式压力传感器具有低噪声、高灵敏度、低温*、动态变化范围大等显著优点。


传感器材料是传感器技术的重要基础,由于材料科学进步,人们可制造出各种新型传感器。例如用高分子聚合物薄膜制成温度传感器;光导纤维能制成压力、流量、温度、位移等多种传感器;用陶瓷制成压力传感器。高分子聚合物能随周围环境的相对湿度大小成比例地吸附和释放水分子。高分子电介常数小,水分子能****聚合物的介电常数。将高分子电介质做成电容器,测定电容容量的变化,即可得出相对湿度。利用这个原理制成等离子聚合法聚苯乙烯薄膜温度传感器,其有以下特点:

测湿范围宽;

温度范围宽,可达-40℃~ 1500℃;

响应速度快,小于1S;

尺寸小,可用于小空间测湿;

温度系数小。



一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量,其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的;但智能化传感器却能够实现所有的功能,而且其精度更*格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比,智能化传感器具有以下优点:

①.智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节,能够对所测的数值及其误差进行补偿,而且还能够进行逻辑思考和结论判断,能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理,借助于软件滤波器滤波数字信号。此外,还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿,以改进测量精度。

②.智能化传感器具有自诊断和自校准功能,光纤传感器,可以用来检测工作环境。当工作环境临近其****限条件时,它将发出告警信号,并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时,它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。

③.智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量,从而进一步拓宽了其探测与应用领域,而微处理器的介入使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行实时处理。此外,其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现好的工作性能,也能够使它们适合于各不相同的工作环境。



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