寶德BURKERT流量計幾點基本的產(chǎn)品介紹
在現(xiàn)代工業(yè)設備中,壓力傳感器和檢測儀表是*的一部分。壓力傳感器是一種把非電量轉變成電信號的器件,而檢測儀表在模擬電子技術條件下,一般是包括傳感器、檢測點取樣設備及放大器(進行抗干擾處理及信號傳輸),當然還有電源及現(xiàn)場顯示部分(可選擇),電信號一般為連續(xù)量、離散量兩種,實際上還可分成模擬量、開關量、脈沖量等,模擬信號傳輸采用統(tǒng)一信號(4-20mADC等)。數(shù)字化過程中,檢測儀表變化比較大,經(jīng)過幾個階段,近來多采用ASIC集成電路,而且把傳感器和微處理器及網(wǎng)絡接口封裝在一個器件中,完成信息獲取、處理、傳輸、存貯等功能。在自動化儀表中經(jīng)常把檢測儀表稱為變送器,如問題變送器、壓力變送器等。
寶德BURKERT流量計是工業(yè)實踐中為常用的種傳感器,而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。 我們知道,晶體是各向異性的,非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì),當沿著定方向受到機械力作用發(fā)生變形時,就產(chǎn)生了極化效應;當機械力撤掉之后,又會重新回到不帶電的狀態(tài),也就是受到壓力的時候,某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應,這就是所謂的極化效應??茖W家就是根據(jù)這個效應研制出了壓力傳感器。
寶德BURKERT流量計中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是種天然晶體,壓電效應就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的,在定的溫度范圍之內(nèi),壓電性質(zhì)直存在,但溫度超過這個范圍之后,壓電性質(zhì)*消失(這個高溫就是所謂的“居里點”)。由于隨著應力的變化電場變化微小(也就說壓電系數(shù)比較低),所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。
壓力傳感器的歷史可追溯到70多年前,壓力傳感器以半導體傳感器的發(fā)明為標志,整個發(fā)展過程可以分為以下四個階段:
1、發(fā)明階段(1945-1960年)這個階段主要是以1947年雙極性晶體管的發(fā)明為標志。此后,半導體材料的這一特性得到較廣泛應用。史密斯(C.S.Smith)與1945發(fā)現(xiàn)了硅與鍺的壓阻效應,即當有外力作用于半導體材料時,其電阻將明顯發(fā)生變化。依據(jù)此原理制成的壓力傳感器是把應變電阻片粘在金屬薄膜上,即將力信號轉化為電信號進行測量。此階段小尺寸大約為1cm。
2、發(fā)展階段(1960-1970年) 隨著硅擴散技術的發(fā)展,技術人員在硅的(001)或(110)晶面選擇合適的晶向直接把應變電阻擴散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成較薄的硅彈性膜片,稱為硅杯。這種形式的硅杯傳感器具有體積小、重量輕、靈敏度高、穩(wěn)定性好、成本低、便于集成化的優(yōu)點,實現(xiàn)了金屬-硅共晶體,為商業(yè)化發(fā)展提供了可能。
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3、商業(yè)化階段(1970-1980年)在硅杯擴散理論的基礎上應用了硅的各向異性的腐蝕技術,擴散硅傳感器其加工工藝以硅的各項異性腐蝕技術為主,發(fā)展成為可以自動控制硅膜厚度的硅各向異性加工技術,主要有V形槽法、濃硼自動中止法、陽極氧化法自動中止法和微機控制自動中止法。由于可以在多個表面同時進行腐蝕,數(shù)千個硅壓力膜可以同時生產(chǎn),實現(xiàn)了集成化的工廠加工模式,成本進一步降低。
4、微機械加工階段(1980年至今)上世紀末出現(xiàn)的納米技術,使得微機械加工工藝成為可能。通過微機械加工工藝可以由計算機控制加工出結構型的壓力傳感器,其線度可以控制在微米級范圍內(nèi)。利用這一技術可以加工、蝕刻微米級的溝、條、膜,使得壓力傳感器進入了微米階段。
如今壓力傳感器應用于各行各業(yè),加之近年家用電器、汽車、信息產(chǎn)業(yè)三方面的飛速發(fā)展,對傳感器需求大增,所以傳感器制造業(yè)發(fā)展很快,形成獨立的產(chǎn)業(yè),這就拉動了工業(yè)設備,特別是半導體設備制造業(yè)的發(fā)展。