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ATOS E-ATR-8壓力傳感器工作原理
閱讀:34 發(fā)布時間:2025-6-6ATOS E-ATR-8壓力傳感器的工作原理基于壓阻效應,,通過半導體材料的電阻率變化實現(xiàn)壓力到電信號的轉(zhuǎn)換,。以下是其工作原理的詳細解析:
一、核心原理:壓阻效應
當壓力作用于傳感器膜片時,,膜片內(nèi)部的電阻值發(fā)生變化,。這種變化源于單晶硅材料在受力時電阻率的變化,而非單純幾何形變,,因此靈敏度比金屬應變計高50-100倍,。
二、信號轉(zhuǎn)換流程
壓力感知
外界壓力使硅膜片發(fā)生形變。膜片設計為周邊固支的圓形,,直徑與厚度比約為20-60,,確保對壓力變化的敏感響應。
電阻變化
膜片上的擴散電阻(通過集成電路工藝形成)因形變導致電阻值變化,。具體而言,,壓力引起硅晶格變形,改變載流子遷移率,,從而導致電阻率變化,。
電橋輸出
電阻變化打破惠斯通電橋平衡,輸出與壓力成比例的電壓信號,。例如,,在4-20mA電流輸出模式下,信號范圍與壓力量程(如0-400bar)嚴格對應,。
信號處理
內(nèi)置放大電路對微弱信號進行放大,,并通過溫漂補償功能確保長期穩(wěn)定性。補償范圍通常覆蓋-20℃至100℃,,消除溫度對測量精度的影響,。
三、技術特點支撐
高精度與穩(wěn)定性
壓阻效應的高靈敏度(可達0.1%FS重復性精度)結(jié)合溫漂補償,,使傳感器在惡劣工況下仍能保持性能。例如,,在液壓系統(tǒng)中,,壓力波動控制精度可達±0.3bar。
抗過載能力
膜片設計(如直徑與厚度比20-60)與材料選擇(如N型硅)提升了對壓力峰值的抵抗力,,過載能力可達額定壓力的150%,。
輸出兼容性
提供4-20mA電流或0-10V電壓信號,適配多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng),。電流信號抗干擾能力強,,適合長距離傳輸;電壓信號分辨率高,,適用于精密控制,。
四、應用實例驗證
液壓系統(tǒng)
在注塑機,、壓鑄機等設備中,,傳感器實時監(jiān)測壓力并反饋至閉環(huán)控制系統(tǒng),使壓力波動從±2.5bar降至±0.3bar,,能耗降低18%,。
新能源汽車
在電池包壓力管理系統(tǒng)中,傳感器檢測電解液泄漏導致的壓力異常,,其0.1%FS精度滿足功能安全ASIL D等級要求,,熱失控預警時間提前37秒,。