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ATOS E-ATR-8壓力傳感器工作原理

閱讀:104          發布時間:2025-6-6

     ATOS E-ATR-8壓力傳感器的工作原理基于壓阻效應,通過半導體材料的電阻率變化實現壓力到電信號的轉換。以下是其工作原理的詳細解析:

一、核心原理:壓阻效應

當壓力作用于傳感器膜片時,膜片內部的電阻值發生變化。這種變化源于單晶硅材料在受力時電阻率的變化,而非單純幾何形變,因此靈敏度比金屬應變計高50-100倍。

二、信號轉換流程

壓力感知

外界壓力使硅膜片發生形變。膜片設計為周邊固支的圓形,直徑與厚度比約為20-60,確保對壓力變化的敏感響應。

電阻變化

膜片上的擴散電阻(通過集成電路工藝形成)因形變導致電阻值變化。具體而言,壓力引起硅晶格變形,改變載流子遷移率,從而導致電阻率變化。

電橋輸出

電阻變化打破惠斯通電橋平衡,輸出與壓力成比例的電壓信號。例如,在4-20mA電流輸出模式下,信號范圍與壓力量程(如0-400bar)嚴格對應。

信號處理

內置放大電路對微弱信號進行放大,并通過溫漂補償功能確保長期穩定性。補償范圍通常覆蓋-20℃至100℃,消除溫度對測量精度的影響。

三、技術特點支撐

高精度與穩定性

壓阻效應的高靈敏度(可達0.1%FS重復性精度)結合溫漂補償,使傳感器在惡劣工況下仍能保持性能。例如,在液壓系統中,壓力波動控制精度可達±0.3bar。

抗過載能力

膜片設計(如直徑與厚度比20-60)與材料選擇(如N型硅)提升了對壓力峰值的抵抗力,過載能力可達額定壓力的150%。

輸出兼容性

提供4-20mA電流或0-10V電壓信號,適配多數工業控制系統。電流信號抗干擾能力強,適合長距離傳輸;電壓信號分辨率高,適用于精密控制。

四、應用實例驗證

液壓系統

在注塑機、壓鑄機等設備中,傳感器實時監測壓力并反饋至閉環控制系統,使壓力波動從±2.5bar降至±0.3bar,能耗降低18%。

新能源汽車

在電池包壓力管理系統中,傳感器檢測電解液泄漏導致的壓力異常,其0.1%FS精度滿足功能安全ASIL D等級要求,熱失控預警時間提前37秒。


ATOS E-ATR-8壓力傳感器.png


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