扩散硅压力(差压)变送器原理【相远液位计】

    扩散硅压力(差压)变送器由于单晶硅材料纯度高、功耗小、滞后和蠕变极小、机械稳定性好，而且传感器的制造工艺和硅集成电路工艺有很好的兼容性，所以以扩散硅压阻传感器作为检测元件的压力检测仪表得到了广泛的应用。本篇相远仪表将为大家介绍扩散硅压力(差压)变送器 【  相远液位计：400-101-2883】。

    扩散硅压力(差压)变送器是以压阻式传感器为检测元件的一种压力检测仪表，主要由扩散硅压阻传感器和电磁放大部分组成的，如图 2.43 所示。压阻传感器的工作原理是基于压阻效应。其压力敏感元件是在半导体材料的基片上利用集成电路工艺制成的扩散电阻，当受到被测压力的作用时，扩散电阻的阻值由于电阻率的变化而改变，扩散电阻一般要依附于弹性元件才能正常工作。用作压阻式传感器的基片材料主要为硅片和锗片，由于单晶硅材料纯度高、功耗小、滞后和蠕变极小、机械稳定性好，而且传感器的制造工艺和硅集成电路工艺有很好的兼容性，所以以扩散硅压阻传感器作为检测元件的压力检测仪表得到了广泛的应用。

图1

    图1为压阻式压力传感器的结构示意图。在硅膜片上用离子注入和激光修正方法形成四个阻值相等的扩散电阻，并连接成惠斯顿电桥形式，如图2所示。电桥用恒压源或恒流源激励。通过 MEMS 技术在硅膜片上形成一个压力室，一侧与取压口相通，另一侧与大气相连，或做成标准的真空室。当被测压力作用在膜片上产生差压时，使得膜片一部分压缩一部分拉伸，位于膜片压缩区的电阻变小，位于膜片拉伸区的电阻变大，电桥失去平衡。电桥的输出电压反映了膜片上所受的压力差。

图2

图3

    变送电路原理线路图如图所示，其作用是将桥路输出的毫伏信号转换为标准电流信号。虚线框中的传感器接成惠斯顿电桥形式，位于运放 IC1 的反馈回路中，由 VD4、IC1、R4、RP2 组成的恒流源激励，电流大小可以由 RP2 微调。运放 IC2、IC3、IC4 组成差动放大电路，具有极高的输入阻抗。

    经过电路参数设计，桥路输出经差动放大，

图4

图5

    再经变送器电流输出级射出电流的增量等于 16mA，通过调整电位器 RP1，使变送器被测量程的下限为 4mA，这样变送器就实现了4mA～20 mA 的电流转换。

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