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壓力傳感器是一種把非電量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的器件,一般是包括傳感器、檢測點(diǎn)取樣設(shè)備及放大器(進(jìn)行抗干擾處理及信號(hào)傳輸),電信號(hào)一般為連續(xù)量、離散量兩種,實(shí)際上還可分成模擬量、開關(guān)量、脈沖量等,模擬信號(hào)傳輸采用統(tǒng)一信號(hào)(4-20mADC等)。壓力變送器作為現(xiàn)代工業(yè)控制自動(dòng)化中重要的設(shè)備之一,其發(fā)展歷史可以追溯到70多年以前。
在1947年,以雙極晶體管的發(fā)明為標(biāo)志,越來越多的人開始關(guān)注其半導(dǎo)體這一性質(zhì)特殊的材料,但其實(shí)早在1945年,C.S.史密斯就已經(jīng)對(duì)這種材料展開了幾位細(xì)致的深入研究,發(fā)現(xiàn)了硅與鍺結(jié)合而產(chǎn)生的奇妙現(xiàn)象-壓阻效應(yīng)。當(dāng)有外力作用于半導(dǎo)體材料時(shí),其電阻將明顯發(fā)生變化。依據(jù)此原理支撐的壓力傳感器一直發(fā)展到今天,依舊占據(jù)著壓力變送器界的統(tǒng)治地位,絕大部分壓力變送器還是采用著硅壓阻式原理,但比當(dāng)初的壓阻芯片還要更小,更堅(jiān)固,更準(zhǔn)確。
從1960年開始,壓力變送器的芯體制造工藝得到了長足發(fā)展,技術(shù)人員在硅晶面上制作應(yīng)變電阻,然后將硅芯體的背面加工成凹形,形成了較薄的硅彈性膜片,稱為硅杯。這種形式的硅杯傳感器就是現(xiàn)在擴(kuò)散硅芯體的雛形,它具有體積小、重量輕、靈敏度高、穩(wěn)定性好、成本低、便于集成化的優(yōu)點(diǎn),雖然在當(dāng)時(shí)的制造較為困難,但這一發(fā)明為商業(yè)化發(fā)展提供了可能。
1970年開始,擴(kuò)散硅的芯體制造技術(shù)開始蓬勃發(fā)展,應(yīng)用了硅的各項(xiàng)異性腐蝕技術(shù),壓力芯體的制造進(jìn)入了自動(dòng)化階段。隨后又陸續(xù)出現(xiàn)了V形槽法、濃硼自動(dòng)中止法、陽極氧化法自動(dòng)中止法和微機(jī)控制自動(dòng)中止法。而且由于都是采用腐蝕的加工技術(shù)在多個(gè)表面同事進(jìn)行加工,數(shù)千個(gè)硅壓力芯體的同時(shí)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品成本的進(jìn)一步降低。
2000年前后,對(duì)于芯體的改進(jìn)已經(jīng)陷入停滯,但隨著微處理芯片的性能的提高和成本的下降,壓力變送器開始在智能化的方向上發(fā)展,溫度補(bǔ)償,信號(hào)去噪,靈活組態(tài),越來越多的壓力變送器處理電路在測量和輔助人員操作等方面發(fā)揮著積極作用。