壓力傳感器的發(fā)展趨勢

當(dāng)今世界各國壓力傳感器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

(1) 光纖壓力傳感器 

這是一類研究成果較多的傳感器，但投入實際領(lǐng)域的并不是太多。它的工作原理是利用敏感元件受壓力作用時的形變與反射光強度相關(guān)的特性，由硅框和金鉻薄膜組成的膜片結(jié)構(gòu)中間夾了一個硅光纖擋板，在有壓力的情況下，光線通過擋板的過程中會發(fā)生強度的改變,通過檢測這個微小的改變量，我們就能測得壓力的大小。這種敏感元件已被應(yīng)用與臨床醫(yī)學(xué)，用來測擴(kuò)張冠狀動脈導(dǎo)管氣球內(nèi)的壓力。可預(yù)見這種壓力傳感器在顯微外科方面一定會有良好的發(fā)展前景。同時,在加工與健康保健方面,光纖傳感器也在快速發(fā)展。 
(2) 電容式真空壓力傳感器 
上海朝輝壓力儀器有限公司的電容式壓力傳感器是由一塊基片和厚度為0. 8～2. 8mm的氧化鋁(Al2O3) 構(gòu)成，其間用一個自熔焊接圓環(huán)釬焊在一起。該環(huán)具有隔離作用，不需要溫度補償，可以保持長期測量的可靠性和持久的精度。測量方法采用電容原理,基片上一電容CP 位于位移zui大的膜片的，而另一參考電容CR 位于膜片的邊緣，由于邊緣很難產(chǎn)生位移,電容值不發(fā)生變化，CP 的變化則與施加的壓力變化有關(guān)，膜片的位移和壓力之間的關(guān)系是線性的。遇到過載時，膜片貼在基片上不會被破壞,無負(fù)載時會立刻返回原位無任何滯后，過載量可以達(dá)到100 %,即使是破壞也不會泄漏任何污染介質(zhì)。因此具有廣泛的應(yīng)用前景。 
(3)  耐高溫壓力傳感器 
新型半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC) 的出現(xiàn)使得單晶體的高溫傳感器的制作成為可能。Rober. S. Okojie報導(dǎo)了一種運行試驗達(dá)500 ℃的α(6H) SiC 壓力傳感器， 實驗結(jié)果表明，在輸入電壓為5V ，被測壓力為6. 9MPa 的條件下,23500 ℃時的滿量程輸出為44. 66～20. 03mV ,滿量程線度為20. 17 % ,遲滯為0. 17 %。在500 ℃條件下運行10h ，性能基本不變,在100 ℃和500 ℃兩點的應(yīng)變溫度系數(shù)( TCGF) , 分別為20. 19 %/ ℃和- 0. 11 %/ ℃。這種傳感器的主要優(yōu)點是PN 結(jié)泄漏電流很小，沒有熱匹配問題以及升溫不產(chǎn)生塑性變型,可以批量加工。Ziermann 、Rene 報導(dǎo)了使用單晶體n 型β- SiC 材料制成的壓力傳感器，這種壓力傳感器工作溫度可達(dá)573K,耐輻射。在室溫下，此壓力傳感器的靈敏度為20. 2muV/ VKPa。 
(4)  硅微機械加工傳感器 
在微機械加工技術(shù)逐漸完善的今天，硅微機械傳感器在汽車工業(yè)中的應(yīng)用越來越多。而隨著微機械傳感器的體積越來越小，線度可以達(dá)到1～2mm ,可以放置在人體的重要器官中進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。Hachol ,Andrzej ;dziuban ,Jan Bochenek 報導(dǎo)了一種可以用于測量眼球的，其膜片直徑為1mm。在內(nèi)眼壓為60mmHg 時，靜態(tài)輸出為40mV ，靈敏度系數(shù)比較高。 
(5)具有自測試功能的壓力傳感器 
為了降低調(diào)試與運行成本，Dirk De Bruyker 等人報導(dǎo)了一種具有自測試功能的壓阻、電容雙元件傳感器，它的自測試功能是根據(jù)熱驅(qū)動原理進(jìn)行的，該傳感器尺寸為1. 2mm ×3mm ×0. 5mm ,適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。 
(6)  多維力傳感器 
六維力傳感器的研究和應(yīng)用是多維力傳感器研究的熱點，現(xiàn)在上只有美、日等少數(shù)國家可以生產(chǎn)。在我國北京理工大學(xué)在跟蹤國外發(fā)展的基礎(chǔ)上，又開創(chuàng)性的研制出組合有壓電層的柔軟光學(xué)陣列觸覺,陣列密度為2438tacs/ cm2 、力靈敏1g 、結(jié)構(gòu)柔性很好，能抓握和識別雞蛋和鋼球，現(xiàn)已用于機器人分選物。