壓力(li)傳感(gan)器的發展(zhan)趨勢

當(dang)今世(shi)界各(ge)國(guo)壓力(li)傳感(gan)器國內外(wai)研(yan)究現狀

(1) 光(guang)纖(xian)壓力(li)傳感(gan)器 

這(zhe)是(shi)壹(yi)類(lei)研(yan)究成果(guo)較多(duo)的傳感(gan)器，但(dan)投入實際領(ling)域(yu)的並不(bu)是太(tai)多(duo)。它的工作(zuo)原(yuan)理是(shi)利(li)用(yong)敏感(gan)元(yuan)件受(shou)壓(ya)力(li)作(zuo)用(yong)時的形變與反(fan)射(she)光(guang)強(qiang)度(du)相(xiang)關的(de)特性，由矽框和(he)金鉻(ge)薄膜組成(cheng)的(de)膜片結構中間(jian)夾(jia)了(le)壹(yi)個(ge)矽光(guang)纖(xian)擋板(ban)，在有壓(ya)力(li)的情(qing)況下，光(guang)線通(tong)過擋板(ban)的(de)過(guo)程(cheng)中會發生強(qiang)度(du)的(de)改變,通(tong)過檢測這(zhe)個(ge)微(wei)小(xiao)的改(gai)變量(liang)，我(wo)們就(jiu)能測得(de)壓力(li)的大(da)小(xiao)。這(zhe)種(zhong)敏感(gan)元(yuan)件已被應(ying)用(yong)與(yu)臨(lin)床(chuang)醫學，用(yong)來(lai)測擴(kuo)張(zhang)冠狀動(dong)脈(mai)導管氣(qi)球內的(de)壓力(li)。可預(yu)見(jian)這(zhe)種(zhong)壓(ya)力(li)傳感(gan)器在顯微(wei)外(wai)科(ke)方面壹定(ding)會有良好的發展(zhan)前(qian)景(jing)。同(tong)時(shi),在加工(gong)與(yu)健康保健方面(mian),光(guang)纖(xian)傳感(gan)器也(ye)在快(kuai)速發展(zhan)。 
(2) 電(dian)容式(shi)真(zhen)空壓(ya)力(li)傳感(gan)器 
上海朝(chao)輝(hui)壓力(li)儀器有限公司(si)的(de)電(dian)容式(shi)壓(ya)力(li)傳感(gan)器是由壹塊基(ji)片(pian)和厚(hou)度(du)為(wei)0. 8～2. 8mm的氧化(hua)鋁(Al2O3) 構成，其間(jian)用(yong)壹(yi)個(ge)自(zi)熔焊接圓(yuan)環(huan)釬(qian)焊在壹起(qi)。該(gai)環具(ju)有(you)隔離作(zuo)用(yong)，不需(xu)要(yao)溫(wen)度(du)補償(chang)，可以保持(chi)長期(qi)測量(liang)的(de)可靠性和(he)持(chi)久(jiu)的精度(du)。測量(liang)方(fang)法采用(yong)電(dian)容原(yuan)理,基(ji)片(pian)上壹(yi)電(dian)容CP 位於(yu)位移(yi)zui大(da)的膜片的，而另壹參考電(dian)容CR 位於(yu)膜片的邊緣(yuan)，由於(yu)邊緣(yuan)很(hen)難產生位移(yi),電(dian)容值(zhi)不(bu)發生變化，CP 的(de)變化則(ze)與(yu)施加的壓(ya)力(li)變化有(you)關，膜片的位移(yi)和(he)壓力(li)之(zhi)間(jian)的(de)關系(xi)是(shi)線性的(de)。遇到(dao)過(guo)載(zai)時(shi)，膜片貼(tie)在基(ji)片(pian)上不(bu)會被破(po)壞(huai),無(wu)負(fu)載(zai)時(shi)會立刻返回(hui)原(yuan)位無(wu)任(ren)何(he)滯後，過(guo)載(zai)量(liang)可以達(da)到100 %,即使(shi)是(shi)破(po)壞(huai)也(ye)不會泄漏(lou)任(ren)何(he)汙染(ran)介(jie)質(zhi)。因此具(ju)有(you)廣泛(fan)的應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。 
(3)  耐高(gao)溫壓(ya)力(li)傳感(gan)器 
新(xin)型(xing)半導(dao)體材料(liao)碳(tan)化矽(SiC) 的(de)出(chu)現使(shi)得單(dan)晶(jing)體的高(gao)溫傳(chuan)感(gan)器的制(zhi)作(zuo)成(cheng)為可能。Rober. S. Okojie報(bao)導了(le)壹(yi)種運(yun)行試驗(yan)達(da)500 ℃的α(6H) SiC 壓(ya)力(li)傳感(gan)器， 實驗(yan)結果(guo)表(biao)明(ming)，在輸入電(dian)壓為(wei)5V ，被測壓(ya)力(li)為6. 9MPa 的(de)條(tiao)件下,23500 ℃時的滿量(liang)程(cheng)輸出為(wei)44. 66～20. 03mV ,滿量(liang)程(cheng)線度(du)為(wei)20. 17 % ,遲滯為(wei)0. 17 %。在500 ℃條(tiao)件下運(yun)行10h ，性能(neng)基(ji)本(ben)不變,在100 ℃和500 ℃兩(liang)點(dian)的應(ying)變溫度(du)系(xi)數( TCGF) , 分別(bie)為(wei)20. 19 %/ ℃和- 0. 11 %/ ℃。這(zhe)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器的主要(yao)優(you)點是(shi)PN 結泄(xie)漏(lou)電(dian)流很(hen)小(xiao)，沒有(you)熱(re)匹配問(wen)題(ti)以及升(sheng)溫(wen)不產生塑性變型(xing),可以批(pi)量(liang)加(jia)工。Ziermann 、Rene 報導(dao)了(le)使(shi)用單(dan)晶(jing)體n 型(xing)β- SiC 材料(liao)制(zhi)成的壓(ya)力(li)傳感(gan)器，這(zhe)種(zhong)壓(ya)力(li)傳感(gan)器工作(zuo)溫(wen)度(du)可達(da)573K,耐輻(fu)射。在室(shi)溫(wen)下，此壓(ya)力(li)傳感(gan)器的靈敏度(du)為(wei)20. 2muV/ VKPa。 
(4)  矽微(wei)機(ji)械加工傳感(gan)器 
在微機(ji)械加工技術(shu)逐漸完(wan)善的(de)今天(tian)，矽微(wei)機(ji)械傳感(gan)器在汽車工(gong)業(ye)中的(de)應(ying)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。而隨著(zhe)微(wei)機(ji)械傳感(gan)器的體積越來(lai)越(yue)小(xiao)，線度(du)可以達(da)到1～2mm ,可以放(fang)置(zhi)在人(ren)體的重要(yao)器官中進行數(shu)據的采集(ji)。Hachol ,Andrzej ;dziuban ,Jan Bochenek 報導(dao)了(le)壹(yi)種可以用(yong)於(yu)測量(liang)眼(yan)球的(de)，其膜片直(zhi)徑為(wei)1mm。在內眼(yan)壓為(wei)60mmHg 時，靜態(tai)輸(shu)出為(wei)40mV ，靈敏度(du)系(xi)數比較高(gao)。 
(5)具(ju)有(you)自測試功(gong)能的(de)壓(ya)力(li)傳感(gan)器 
為了(le)降(jiang)低(di)調(tiao)試與運(yun)行成本(ben)，Dirk De Bruyker 等人(ren)報導(dao)了(le)壹(yi)種具(ju)有(you)自測試功(gong)能的(de)壓(ya)阻(zu)、電(dian)容雙(shuang)元(yuan)件傳感(gan)器，它的自測試功(gong)能是(shi)根據熱驅動原(yuan)理進行的(de)，該(gai)傳(chuan)感(gan)器尺(chi)寸為1. 2mm ×3mm ×0. 5mm ,適(shi)用(yong)於(yu)生物醫(yi)學領(ling)域(yu)。 
(6)  多(duo)維(wei)力(li)傳感(gan)器 
六維(wei)力(li)傳感(gan)器的研究和應(ying)用(yong)是(shi)多(duo)維(wei)力(li)傳感(gan)器研究的熱點，現(xian)在上只有(you)美(mei)、日(ri)等少(shao)數(shu)國家可以生產。在我國(guo)北(bei)京理工(gong)大(da)學(xue)在跟蹤(zong)國外(wai)發展(zhan)的(de)基(ji)礎上，又(you)開(kai)創性的(de)研制(zhi)出組合(he)有(you)壓電(dian)層的(de)柔軟(ruan)光(guang)學(xue)陣列觸(chu)覺,陣列密(mi)度(du)為(wei)2438tacs/ cm2 、力(li)靈敏1g 、結構柔性很(hen)好，能抓握和(he)識別(bie)雞蛋(dan)和鋼球，現(xian)已用於(yu)機(ji)器人(ren)分選物(wu)。