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无锡压力变送器的发展历程

2019-02-26

  无锡压力变送器是由一块基片和厚度为0. 8~2. 8mm的氧化铝(Al2O3) 构成,其间用一个自熔焊接圆环钎焊在一起。该环具有隔离作用,不需要温度补偿,可以保持长期测量的可靠性和持久的精度。测量方法采用电容原理,基片上一电容CP 位于位移zui大的膜片的中央,而另一参考电容CR 位于膜片的边缘,无锡压力变送器由于边缘很难产生位移,电容值不发生变化,CP 的变化则与施加的压力变化有关,膜片的位移和压力之间的关系是线性的。遇到过载时,膜片贴在基片上不会被破坏,无负载时会立刻返回原位无任何滞后,过载量可以达到100 %,即使是破坏也不会泄漏任何污染介质。因此具有广泛的应用前景。
  无锡压力变送器已成为各类变送器中技术zui成熟、性能zui稳定、性价比zui高的一类变送器。因此对于从事现代测量与自动控制专业的技术人员必须了解和熟识国内外无锡压力变送器的研究现状和发展趋势。
  1 无锡压力变送器的发展历程
  现代无锡压力变送器以半导体变送器的发明为标志,而压力变送器的发展可以分为四个阶段 :
  (1) 发明阶段(1945 - 1960 年) :无锡压力变送器这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S. Smith) 与1945 发现了硅与锗的压阻效应[2 ] ,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的无锡压力变送器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为电信号进行测量。此阶段zui小尺寸大约为1cm。
  (2) 技术发展阶段(1960 - 1970 年) :无锡压力变送器随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯[3 ] 。这种形式的硅杯变送器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属- 硅共晶体,为商业化发展提供了可能。
  (3) 商业化集成加工阶段(1970 - 1980 年) :无锡压力变送器在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅变送器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术[4 ] ,主要有V 形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。
  (4) 微机械加工阶段(1980 年- 今) :上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。
  无锡压力变送器通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的无锡压力变送器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得无锡压力变送器进入了微米阶段。

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