为什么纳米薄膜压力传感器具有很低的温漂和很好的长期稳定性以及较好的综合性能
发布时间：
2020-08-19
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溅射式薄膜压力传感器的敏感元件是利用真空镀膜技术，将绝缘材料、敏感应变电阻材料、保护材料等以原子形式淀积在弹性体不锈钢膜片上，形成原子键合的绝缘薄膜、电阻敏感材料薄膜、保护薄膜等薄膜，并与弹性不锈钢膜片融合为一体。再经过光刻、调阻等工艺，在弹性体不锈钢膜片表面上形成牢固而稳定的惠斯顿电桥。当被测介质作用于弹性体不锈钢胶片时，其上的惠斯顿电桥则产生正比于压力的电信号输出。将此信号经放大调节等处理，再配以适当的结构，就成为可广泛应用于各个领域中的薄膜压力传感器或薄膜压力变送器。
目前市场上常见的压力变送器有溅射薄膜式、扩散硅式、电容式、陶瓷压阻式、金属应变片粘贴式等多个品种。溅射式纳米薄膜压力传感器和其它类型的压力传感器相比，具有以下几个主要特点:
1. 纳米薄膜压力传感器的一大突出特点是受湿度影响小。这主要是敏感材料在沉积薄膜之前，可以通过组份改性，使其材料本身的电阻温度系数 TCR 做到非常小，比如可小至 0.0002%/℃。采用纳米薄膜沉积技术将改性后的敏感材料沉积在弹性体上，薄膜与弹性膜片之间以及薄膜与薄膜之间实现了“原子融合“，这样制造成压力传感器产品，其温度变化 100℃ 时，零点漂移小于 0.3%，其温度性能非常好，这样大大扩展了压力传感器在超低温度或超高温度环境中的应用范围。
2. 由于纳米薄膜压力传感器敏感弹性体上的惠斯顿电桥与膜片之间是原子结合而成的，不存在任何胶粘剂。所以比粘贴式应变片传感器显示出高的长期稳定性与可靠性。
3. 压力弹性体材料为优质弹性不锈钢材料，与其焊为一体的压力接头材料为 316 不锈钢等材料，可直接与一般的腐蚀性介质接触。因此，可用于腐蚀性介质的压力测量与控制，在许多恶劣环境中均可应用。
4. 弹性不锈钢膜片是通过精密机械加工、研磨、退火等工艺制成的，确保了长期可靠性。
5. 由于纳米薄膜压力传感器是通过激光焊接工艺将敏感弹性体和引压嘴焊接成一个整体，没有“O“型橡胶密封圈，也没有充硅油，压力介质直接作用在耐蚀的不锈钢敏感芯体上，产品经得起高强度的震动和冲击，无泄漏的风险。测量真实、频响高。
纳米薄膜压力传感器技术是最可靠和稳定的压力传感器技术，产品综合性能好，尤其适合恶劣环境的应用，比如:发动机和液压设备的压力控制，石油、化工、橡胶、核工业、冶金、电力等领域压力精确测量，军工领域武器装备压力检测与控制等。瑞土 trafag 公司对金属溅射薄膜压力的稳定性进行了长时间的测试对比，如下图 1、2 所示。
图 1 金属溅射式薄膜压力传感器的稳定性
图 2 几种压力传感器的稳定性对比
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