壓力傳感器使用知識
傳感器在使用過程中，正確的使用方法對提高傳感器的可靠性和穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系。要作到正確的使用傳感器，就必須在使用時(shí)對傳感器的以下方面有一個(gè)正確的認(rèn)識。
1封裝
壓力傳感器顧名思義是用作壓力的測量，對壓力有很高的靈敏度，不同的封裝形式會對傳感器產(chǎn)生不同的應(yīng)力影響，大小不同的應(yīng)力會造成傳感器的不同的漂移特性。
傳感器從結(jié)構(gòu)上來講重要分以下三種：隔離膜壓力傳感器、TO封裝壓力傳感器、塑封型壓力傳感器元件。
1.1 隔離膜壓力傳感器
SENSYM/ICT19/13系列隔離膜充油芯體是世界上使用的一種OEM壓力傳感器，它的量程范圍寬（5KPa~100MPa）、測量介質(zhì)種類多。極大的方便了用戶。作為OEM產(chǎn)品，其多樣的再封裝性極大的方便了客戶制造各種的壓力接口。怎么樣再封裝是一種合理的封裝形式，在這里我們對以下三種封裝形式進(jìn)行分析。
端口平面密封的封裝形式（見圖1）
這種密封方式是在傳感器前端膜片焊接環(huán)的端面放置橡膠O型圈，利用后部的鎖緊環(huán)將傳感器緊壓在O型圈上而起到密封的作用。這種封裝形式局限性很大，由于鎖緊環(huán)施加在傳感器上的壓力很強(qiáng)，使其收到較大的應(yīng)力，而將應(yīng)力*的釋放掉，工藝過程是很煩瑣的，所以這種再封裝形式是不推薦客戶使用的，如果一定要用，則盡量在量程大于300psi的范圍內(nèi)使用。用這種封裝形式來檢驗(yàn)傳感器的各項(xiàng)指標(biāo)，一般都不會得到生產(chǎn)廠家認(rèn)可。
1.1.1 側(cè)密封的封裝形式（見圖二）
這種密封方式是在傳感器側(cè)面中部放置橡膠O型圈，利用O型圈在封裝殼體內(nèi)腔壁的形變而起到密封的作用。這種封裝形式優(yōu)勢很大，由于O型圈在封裝殼體內(nèi)腔壁的形變得到了*的控制而使施加在傳感器上的應(yīng)力極小到可以忽略的程度，而傳感器在內(nèi)腔的軸向上又有微小的運(yùn)動空間，是無應(yīng)力施加在傳感器上的。因此這種安裝方式又稱為懸浮式封裝形式，它的優(yōu)點(diǎn)是保證芯體有微小的徑向和軸向運(yùn)動，以保證因裝配而引起的機(jī)械應(yīng)力不傳遞給芯體。這種安裝方式適用于全量程的隔離膜壓力傳感器。我們推薦客戶使用這種傳感器的封裝形式。
圖三是關(guān)于SENSYM/ICT 19/13 系列傳感器的封裝殼體內(nèi)腔尺
寸圖。19/13系列安裝基座孔徑尺寸分別為：&19＋０．０８＋０．０４和&12.7＋０．０３＋０．００，在這兩孔的上端設(shè)計(jì)一個(gè)258左右的R倒角，在裝配芯體時(shí)，再在芯體的O型圈上涂適量的
變壓器油，就會很容易地把芯體推進(jìn)基座孔內(nèi)。
此外，在封裝壓力傳感器時(shí)應(yīng)注意以下5項(xiàng)：
1、 安裝芯體時(shí)，要特別注意不得觸摸芯體的膜片，避免造成傳感器性能參數(shù)的偏移、傳感器的失效。
2、 不能擠壓芯體上的陶瓷線路板，或在殼體內(nèi)填充隨外界環(huán)境（如溫度等）影響體積增大的物質(zhì)，以避免陶瓷厚膜電路的損壞。
3、 不能將芯體的引線和引腳反復(fù)來回扳動，更不能用力拉扯，以避免傳感器管腳斷裂或管腳的松脫。
4、 傳感器往基座內(nèi)推裝時(shí)，若推進(jìn)費(fèi)力或難以推進(jìn)時(shí)，應(yīng)立即停止，決不能強(qiáng)行再推，以避免損壞傳感器。
5、 芯體應(yīng)注意避免碰、摔、磕。
1.1.2 焊接式封裝形式（見圖四）
隨著傳感器生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展和普及，越來越多的生產(chǎn)廠家采用了焊接的方式來封裝隔離膜壓力傳感器。由于半導(dǎo)體材料的原因，焊接后部件的溫度一般不要超過125℃，zui高控制在150℃以內(nèi)，這就加強(qiáng)了對設(shè)備的要求。一般可用于傳感器再封裝的焊接設(shè)備有（）亞弧焊機(jī)、激光焊機(jī)和電子束焊機(jī)，它們都可以將焊接部件的溫度控制在我們的要求以內(nèi)。這種封裝方式使傳感器的適用介質(zhì)范圍大大增加，并減小了泄露的可能性，但是它對焊接材料不銹鋼也有相當(dāng)?shù)囊?，?dāng)不銹鋼材料質(zhì)量較低時(shí)會影響焊接的質(zhì)量，降低焊接強(qiáng)度，形成壓力管涌口而造成泄露。
1.2 TO封裝壓力傳感器
TO型封裝傳感器是一種簡易的壓力敏感元器件，其傳感器芯片上有一層硅凝膠在外界裸露，粘在TO-8管座上被一金屬導(dǎo)氣帽包圍著，其zui大壓力量程為150psi。其封裝形式可分為以下兩種：
1.2.1 直插式
其封裝形式為印刷電路板安裝形式，氣路連接用一塑料軟管插上即可，量程大一些的可用尼龍卡將軟管卡住，以保證傳感器壓力連接的可靠性。
1.2.2 O型圈密封式
圖五為此密封方式的示意圖，這種密封方式和圖一有相似的地方，但在引入的應(yīng)力上二者有明顯的區(qū)別，TO封裝的傳感器使用這種封裝時(shí)應(yīng)力是可以忽略的。
1.3 塑封型壓力傳感器
SENSYM/ICT公司的塑封型壓力傳感器有代表性的可以分為以下四大種：P型封裝壓力傳感器、A2封裝壓力傳感器、N型封裝壓力傳感器、D4型封裝壓力傳感器。具體的封裝方式可以從以上兩種產(chǎn)品的封裝方法稍加改變得到。
1.4 總結(jié)
1.4.1 客戶對傳感器的再封裝應(yīng)充分考慮的傳感器原有的封裝類型，在滿足其壓力量程的條件下應(yīng)盡量小的引入裝配應(yīng)力。
1.4.2 對有參考壓力端口的傳感器應(yīng)注意封裝時(shí)不要將其封閉住。
2 絕緣性
對與壓阻式壓力傳感器而言，絕緣性的測試的儀器是非常重要的，傳感器絕緣性的測試條件為50V，zui小絕緣電阻100MΩ，有許多顧客使用100V，甚至于500V的絕緣測試儀表來測試，傳感器會因?yàn)楦唠妷憾粨舸?，造成傳感器的損壞。
注意：嚴(yán)格禁止使用高于50VDC的絕緣測試儀測試擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器。。
3 電源激勵(lì)
傳感器的供電電源分為恒流源和恒壓源兩種，每一種產(chǎn)品在使用說明上均有供電類型和zui大供電值，傳感器在使用時(shí)供電類型混淆會造成傳感器靈敏度和溫度性能的變化超過zui大供電值使用會造成傳感器性能的失效。
4 穩(wěn)定性
傳感器的穩(wěn)定性測試中需要注意以下問題：
l 電源穩(wěn)定性：優(yōu)于0.1%。
l 測試儀表及傳感器上電時(shí)間大于1小時(shí)。
l 溫度恒定。
l 壓力傳感器應(yīng)擬合掉大氣壓變化的影響。
5 靜態(tài)特性
傳感器的精度測試，先進(jìn)行滿程壓力沖擊3次，至少取5個(gè)測試點(diǎn)，循環(huán)測試三次，并記錄測試值。按公式（1）~（3）分別計(jì)算出傳感器的非線性、遲滯、重復(fù)性。
5.1 非線性
…（1）
ΔL-------------傳感器的一致性誤差
ΔAmax-------傳感器上行程或下行程各檢定點(diǎn)與理論輸出值的zui大偏差
Vfs------------傳感器的量程輸出
5.2 重復(fù)性
…（2）
ΔR----------傳感器的重復(fù)性
Vi-----------各檢定點(diǎn)每次測量值
V------------測量值的平均值
Vfs ----------傳感器的量程輸出
n------------測量次數(shù)
5.3 壓力遲滯
…（3）
ΔH-----------傳感器的遲滯
Δbmax-------傳感器各檢定點(diǎn)正逆行程的的zui大差值。
Vfs ------------傳感器的量程輸出
6 過載
過載壓力指傳感器在額定工作壓力以上的一定范圍內(nèi)可以正常工作，但傳感器的某些特性會發(fā)生變化，可詳見我公司的技術(shù)資料《傳感器的選型》，資料可以向市場部索取。
破壞壓力指傳感器可以承受的zui大壓力，超過該壓力會造成傳感器的失效或損壞。
7 測量介質(zhì)
對于不銹鋼封裝的傳感器，由于絕大多數(shù)的材質(zhì)是316L，所以它可以測試任何316L SS可以兼容的介質(zhì)。
測量管道水壓時(shí)應(yīng)注意水錘現(xiàn)象，詳見可詳見我公司的技術(shù)資料《高壓場合下的密封緩沖接口》，資料可以向市場部索取。
對于不是干凈的干燥氣體，1800/1805系列和塑封型傳感器則不能直接的應(yīng)用，它需要在使用前確認(rèn)介質(zhì)的兼容性。SENSYM/ICT 的傳感器是利用半導(dǎo)體微機(jī)械加工工藝，使用單晶硅片為原料加工而成。利用金絲球焊的生產(chǎn)工藝將傳感器鍍金管腳和硅片（鍍鋁層）連接起來。如果被水、腐蝕性介質(zhì)、電離性介質(zhì)接觸，傳感器就會失效。盡管傳感器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)上被涂敷了一層硅凝膠，但是如果使用的介質(zhì)不是清潔、干燥的氣體，請和廠家確認(rèn)后使用。
另外一個(gè)限制傳感器使用介質(zhì)的材料是室溫硫化橡膠（RTV），它被用作傳感器生產(chǎn)過程中芯片的粘接劑。當(dāng)傳感器受到溫度變化或其他應(yīng)力的作用時(shí)，室溫硫化橡膠可以使傳感器芯片感受到zui小的應(yīng)力影響。室溫硫化橡膠和油氣以及一些強(qiáng)的化學(xué)溶劑不能兼容，使用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，或和廠家確認(rèn)后使用。
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