微差壓傳感器通常分為三類:壓阻式傳感器、電容式傳感器和微機電 (MEMS) 傳感器。
1、壓阻式傳感器
壓阻式傳感器通常由硅制成,通過金屬間的粘結作用接合到鋼基板上。當施加應力時,這種單晶膜片就會發生形變,進而使惠斯通電橋中的電阻檢測到壓力,然后按比例輸出電壓。壓阻式傳感器具有良好的分辨率和帶寬,適合預算不寬裕的應用。
但是這種傳感器也有其局限性。它們對溫度變化很敏感,并且容易漂移。更嚴重的是,這類傳感器無法提供足夠大的面積來感應壓力以產生有效的膜片形變。當然膜片可以做得更薄一些,但是這會降低其強度和完整性,同時也增加了成本。當用于低壓測量時,測量結果噪雜,長期穩定性差。因此這類傳感器更適合高壓測量。
2、電容式傳感器
基于電容的壓力傳感器已經成為壓力測量應用的主流。相對于壓阻式壓力傳感器,電容式壓力傳感器具備更高的壓力靈敏度和更低的溫度靈敏度。
其它優點還包括:設計簡單、無需使用特殊材料、低能耗、高分辨率和低成本。
電容式傳感器包括一個緊湊外殼和內部兩片平行放置的絕緣金屬板。其中一片金屬板采用金屬膜片,能夠在壓力作用下發生輕微形變,另一片為絕緣的不銹鋼電極。當在金屬膜片上施加壓力差時,金屬膜片將相對固定電極發生位移,從而使電容發生變化。線性比較電路檢測到所產生的電容變化,成正比地放大并輸出高電平電壓信號。金屬膜片的形變量極小,有利于減小遲滯和重復誤差,加快響應速度。
3、微機電 (MEMS) 傳感器
MEMS(Microelectro Mechanical Systems)傳感器是一種常見的電容式傳感器。它通過微影蝕刻技術在硅基板上蝕刻執行器、機械部件和電子器件,從而可以低廉地大批量制造。此外,其體積也在不斷縮小,其膜片面積小至13mm2級別。
然而,這種小型化趨勢也限制了性能,例如不靈敏、不精確和信號漂移。由于由脆性材料制成,MEMS傳感器在高應力下易于斷裂,無法承受過大的受力。電容式MEMS傳感器的最大局限在于,小型化限制了其在高壓應用中的壓力靈敏度。
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