【摘 要】
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本文论述了机械式压力开关和有源压力敏感元件复合组成的压力传感器,在高冲击10000g,宽温度范围-40℃~100℃条件下,实现量程范围0~1MPa的高精度测量,具有模拟线性输出、TTL电平输出
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本文论述了机械式压力开关和有源压力敏感元件复合组成的压力传感器,在高冲击10000g,宽温度范围-40℃~100℃条件下,实现量程范围0~1MPa的高精度测量,具有模拟线性输出、TTL电平输出、数字输出和数据通信功能的复合压力传感器。利用波纹管和微动开关组成的机械式压力开关传感器对有源压力传感器延时启动,避免高过载下对加电工作的有源压力传感器及其它电子元器件的物理性损坏。通过对有源压力敏感元件的基片材料单晶硅、多晶硅、SOI、蓝宝石材料进行比较,选定SOI(Silicon on Insluator)材料为基片材料,该种材料硅微加工特性好且传感器在宽温区的范围内零点漂移小、温度灵敏度漂移小。利用有限元软件对敏感元件的形状C型、E型、双岛型杯体表面应力分布进行了模拟分析,其中着重对双岛型敏感元件进行分析。结合SOI材料的特性利用等离子干法刻蚀电阻图形,并采用TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide)各向异性腐蚀技术制作硅杯,最终制造出压力敏感元件。有源压力敏感元件采用恒流源供电,通过检测电路对敏感元件输出信号进行调理,调制成标准电压信号。将标准电压信号经AD变化后送入微处理中,经过数据融合技术处理后,再经DA变换和接口芯片转换,信号以0.5~4.5V的电压、五路TTL电平形式输出、和RS232串口形式通信。经压力测试仪和高低温环境试验箱组成的测试系统测量后,得出该传感器综合精度达到0.1%FS,传感器的阈值和输出信号可以通过上位机软件进行设定,数据通信稳定无误码、死机现象。
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