如何制作電阻應(yīng)變式壓力傳感器

壓力傳感器是工業(yè)實踐中常用的傳感器，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境、涉及水利、水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、石化、等許多行業(yè)，是能夠感受到壓力信號并按一定規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換為可用輸出電信號的傳感器。

應(yīng)變壓力傳感器采用電阻應(yīng)變原理，主要由彈性元件、電阻應(yīng)變計、測量電路和傳輸電纜四部分組成。當(dāng)彈性元件受力變形時，電阻應(yīng)變計粘貼在彈性元件上，其上的應(yīng)變計變形，導(dǎo)致電阻變化。測量電路測量應(yīng)變片電阻的變化，并將其轉(zhuǎn)換為與外力成比例的電信號輸出。讓我們來看看應(yīng)變壓力傳感器的生產(chǎn)過程。

應(yīng)變壓力傳感器的主要工藝步驟：彈性體加工-貼片-組橋-補償-測試-密封

一.彈性體加工

應(yīng)變壓力傳感器的彈性體主要是金屬材料，常見的是鋁合金.根據(jù)材料力學(xué)-應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，合金鋼和不銹鋼材料加工各種結(jié)構(gòu)尺寸的彈性體，然后進行熱處理.電鍍、精細打磨，最終形成合格的彈性體。

二.貼片

貼片是利用粘合劑將應(yīng)變計粘貼在彈性體上，通過一定條件將彈性體與應(yīng)變計緊密結(jié)合，實現(xiàn)彈性體應(yīng)力傳遞給電阻應(yīng)變計應(yīng)變的過程。貼片是壓力傳感器制造過程中的關(guān)鍵過程，貼片的質(zhì)量直接決定了傳感器的性能，直接影響壓力傳感器的零點、零補償、滯后、蠕變、重復(fù)性、穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標(biāo)。

三.組橋

組橋是將應(yīng)變計按一定要求連接成惠斯頓電橋的過程。組橋是用焊點打磨掛錫.準(zhǔn)備焊接導(dǎo)線.構(gòu)成橋梁連接等步驟。

四.補償

補償是指對組橋結(jié)束時壓力傳感器的零點輸出和滿量程輸出進行修正。

1.修正零點輸出

在應(yīng)用壓力傳感器時，應(yīng)將其零位置修正到一定范圍，否則會增加整個測試系統(tǒng)的誤差。同時，由于使用壓力傳感器時環(huán)境溫度會發(fā)生變化，零輸出會隨著時間溫度的變化而發(fā)生變化，因此在生產(chǎn)過程中需要對壓力傳感器零點進行補償，并將應(yīng)用于系統(tǒng)后受環(huán)境影響的變化降低到符合使用要求的誤差范圍。

2.修正滿量程

使用壓力傳感器時，由于材料受環(huán)境溫度變化的影響，當(dāng)溫度升高時，彈性模量變小，全范圍輸出變大；當(dāng)溫度降低時，彈性模量變大，全范圍變小。這種全范圍隨輸出溫度的變化往往大大超過壓力傳感器允許的誤差范圍，因此有必要糾正這一現(xiàn)象，即全范圍的修正，也稱為溫度靈敏度補償。一般來說，在設(shè)計產(chǎn)品時，根據(jù)一定的參數(shù)對溫度靈敏度進行了修正，并添加到電路橋中。

五.測試

1.測試原理及計算

理論上，壓力傳感器的輸入和輸出應(yīng)為線性，當(dāng)輸入為零時，輸出也應(yīng)為零。理論計算公式為y=ax（x—力.y—輸出電壓.a—靈敏度系數(shù))；但實際壓力傳感器不會達到上述理想效果，非線性等性能會受到環(huán)境影響、時間、影響各種因素。

2.壓力傳感器測試性能要求

測力值與輸出線性好，滯后小，重復(fù)性小，蠕變小。

3.壓力傳感器的輸入輸出關(guān)系

靜態(tài)性能是測量值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸入輸出關(guān)系，動態(tài)性能是輸出量與輸入量隨時間變化的影響關(guān)系。測試的目的是檢測傳感器的靜態(tài)性能(線性.滯后.重復(fù)性.蠕變.阻抗.零位.輸出靈敏度.溫度靈敏度等)的過程。

六.密封

為了提高傳感器的防潮性能和穩(wěn)定性，延長傳感器的使用壽命，需要對合格的壓力傳感器進行必要的密封處理。壓力傳感器的密封可根據(jù)壓力傳感器的使用環(huán)境和壓力傳感器用戶的要求進行設(shè)置。一般用于室內(nèi)環(huán)境，保護等級要求低，一般我們通常只在壓力傳感器的應(yīng)變計或電路上涂硅橡膠來保護這些產(chǎn)品。壓力傳感器多用于室外環(huán)境惡劣的壓力傳感器，對壓力傳感器的保護等級較高。我們通常在沉孔中設(shè)計壓力傳感器的貼片部分，在保護過程中將硅酮樹脂灌封在沉孔中，并加上保護座蓋。這種保護通常是可以滿足的IP66的要求。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，為了提高壓力傳感器的密封性能，應(yīng)變計中的一些壓力傳感器.接線處等電氣元件部分焊接膜盒.蓋板.或波紋管，該結(jié)構(gòu)的壓力傳感器的保護水平IP68不僅能達到防潮效果.除防水外，還可用于一般腐蝕性氣體.腐蝕性介質(zhì)達到保護效果。

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