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    2. 傳感應用
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      高性能納米薄膜壓力傳感器的特點與應用領域

      2014-10-19

      高性能納米薄膜壓力傳感器,采用先進的原子薄膜沉積和精密離子束刻蝕技術,將靈敏度高、溫度系數極低的應變電阻直接沉積在金屬彈性體上。由于沒有采用傳統的膠粘工藝,顯著改善了應變式壓力傳感器的長期穩定性、抗蠕變特性,使產品使用的溫度范圍大為擴展。

      納米薄膜壓力傳感器

      采用納米量級功能薄膜、鈍化層薄膜、過渡層薄膜以及保護層薄膜等納米材料制造高性能壓力傳感器,由于利用納米粒子的表面積巨大的活性效應和納米膜界面的增韌、抗裂紋效應,傳感器的性能得到了全面的提高,使其同時具有高精度、高穩定性、高工作溫度和耐惡劣環境的優良性能。這主要是因為微米和納米兩種尺寸的粒子形成的薄膜,其性能差異很大。薄膜形成的機理是:薄膜淀積過程中,先在襯底上生長彼此隔離的島狀晶核,稱不連續薄膜。薄膜增厚時,晶核之間的網狀結構彼此溝通,稱為半連續膜。薄膜連續增厚時,島狀晶核互相溝通連接形成連續薄膜。顯然,初期成膜的晶核粒子大小和分布以及致密度決定了膜的質量。晶粒大,分布疏松,致使膜的針孔多,附著力差,內應力大,這樣導致膜的電特性、機械特性、溫度特性均大大降低,直接影響了傳感器的性能。

      納米薄膜壓力傳感器采用納米粒子形成薄膜,它分布致密(因為一克納米粒子,其表面積可達幾萬平方米),附著力大大提高。多層膜的界面實現了原子鍵合,這樣提高了傳感器的疲勞性能,使蠕變和滯后幾乎不存在,改善了傳感器的靜態特性;同時,膜的散熱性好,改善了傳感器的溫度性能;膜針孔少,均勻度好,提高了膜的絕緣性能,降低了電阻缺陷引入的電噪聲。較薄的連續膜帶來更多的好處:傳感器的靈敏度提高了,橋臂電阻增大了,功耗降低了,發熱減少了,零點輸出不穩定性減弱了,工作溫度范圍擴大了。

      總結起來,納米膜壓力傳感器的眾多出色性能主要由二個方面決定的,一方面是原子級薄膜沉積設備與工藝,另一方面是改性組份的Ni-Cr敏感材料,其溫度系數為2ppm(打破國內外近百年來一直使用的常規Ni-Cr合金材料制作壓力傳感器敏感材料的常規)。

      納米薄膜壓力傳感器主要技術特點:

      1、薄膜技術代替粘貼傳感器中的粘貼工藝,消除了膠的影響,無蠕變、不老化;

      2、耐蝕不銹鋼與被測量介質直接接觸,無隔離膜片和灌充液;

      3、彈性體和應變電阻材料都是金屬材料,溫度特性好,傳感器工作溫度范圍寬;

      4、耐強腐蝕;

      5、產品體積小,功耗低,響應速度快;

      6、全金屬一體化密封結構,高可靠性設計。

      納米薄膜壓力傳感器主要技術參數:

      1、靈敏性:1.5±0.2mv/V; 2、量程:0~0.5…220Mpa; 3、綜合精度:±0.05%F?S、±0.1%F?S、±0.2%F?S(含非線性、遲滯、重復性誤差);4、長期穩定性:≤±0.1%FS/年;

      5、介質溫度:-260℃~-55℃~+125℃~+175℃~+250℃~+350℃;6、零點漂移:≤±0.005% F?S /℃;7、橋臂電阻:3±0.5KΩ; 8、絕緣電阻:≥1000 MΩ/100V;

      9、過載能力:150%FS;10、接液材料:膜片 17-4PH,過程連接件 1Cr18Ni9Ti;11、>沖擊:50g;X、Y、Z三向,每向20ms;輸出變化小于0.03%FS;

      12、響應時間:≤1ms; 13、供電電源:3~15VDC;14、連接方式:M20×1.5、M12×1、M10×1、G1/4或用戶指定; 15、外殼防護等級:IP65或IP68;

      16、電氣輸出引線:航空接插件、直接引線或用戶指定。

      納米薄膜壓力傳感器主要應用領域:

      納米薄膜壓力傳感器廣泛應用于某新型大推力低溫發動機低溫介質(液氮液氧)的壓力測量,坦克、戰車、船舶等軍事裝備的液壓測量,石油、化工、冶金、核工業、汽車等領域壓力測量。產品具有體積小、精度高、穩定性好、使用溫度范圍寬、溫度漂移小、電橋阻抗高、抗振動和抗沖擊性強等優點,可用于高溫及低溫等惡劣的環境。武器試驗系統、火箭發射地面站支撐裝置、軍用衛星平臺、戰車、艦艇、導彈、坦克及工程機械的液壓測試系統、航天飛行器飛行數據測試(燃燒室壓力、測控風向數據)、彈道導彈機載激光器壓力測量、核電站核能料壓力檢測、高溫工業過程控制檢測(如電力、冶金、石化等系統)、高溫地熱發電機的測試、工程和試驗站、天然氣、石油輸送管道壓力測控、汽輪機和發動機的壓力測試標定、研發工程實驗室、產品測試(如壓力計量標準儀器)、功能測試系統(如水泵站標定測試)、柴油機高壓共軌壓力測量、汽車用壓力傳感器等、工業過程控制用精密壓力測量、其它精確壓力測試系統(如醫療、輕紡、煤礦、供排水等系統)。本文源自澤天傳感,版權所有,轉載請注明出處。

      應用圖片

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