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ATOS E-ATR-8壓力傳感器工作原理
閱讀：45 發(fā)布時(shí)間：2025-6-6ATOS E-ATR-8壓力傳感器的工作原理基于壓阻效應(yīng)，通過半導(dǎo)體材料的電阻率變化實(shí)現(xiàn)壓力到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。以下是其工作原理的詳細(xì)解析：
一、核心原理：壓阻效應(yīng)
當(dāng)壓力作用于傳感器膜片時(shí)，膜片內(nèi)部的電阻值發(fā)生變化。這種變化源于單晶硅材料在受力時(shí)電阻率的變化，而非單純幾何形變，因此靈敏度比金屬應(yīng)變計(jì)高50-100倍。
二、信號(hào)轉(zhuǎn)換流程
壓力感知
外界壓力使硅膜片發(fā)生形變。膜片設(shè)計(jì)為周邊固支的圓形，直徑與厚度比約為20-60，確保對(duì)壓力變化的敏感響應(yīng)。
電阻變化
膜片上的擴(kuò)散電阻（通過集成電路工藝形成）因形變導(dǎo)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(dǎo)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(hào)。例如，在4-20mA電流輸出模式下，信號(hào)范圍與壓力量程（如0-400bar）嚴(yán)格對(duì)應(yīng)。
信號(hào)處理
內(nèi)置放大電路對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大，并通過溫漂補(bǔ)償功能確保長(zhǎng)期穩(wěn)定性。補(bǔ)償范圍通常覆蓋-20℃至100℃，消除溫度對(duì)測(cè)量精度的影響。
三、技術(shù)特點(diǎn)支撐
高精度與穩(wěn)定性
壓阻效應(yīng)的高靈敏度（可達(dá)0.1%FS重復(fù)性精度）結(jié)合溫漂補(bǔ)償，使傳感器在惡劣工況下仍能保持性能。例如，在液壓系統(tǒng)中，壓力波動(dòng)控制精度可達(dá)±0.3bar。
抗過載能力
膜片設(shè)計(jì)（如直徑與厚度比20-60）與材料選擇（如N型硅）提升了對(duì)壓力峰值的抵抗力，過載能力可達(dá)額定壓力的150%。
輸出兼容性
提供4-20mA電流或0-10V電壓信號(hào)，適配多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)。電流信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，適合長(zhǎng)距離傳輸；電壓信號(hào)分辨率高，適用于精密控制。
四、應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證
液壓系統(tǒng)
在注塑機(jī)、壓鑄機(jī)等設(shè)備中，傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力并反饋至閉環(huán)控制系統(tǒng)，使壓力波動(dòng)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(tǒng)中，傳感器檢測(cè)電解液泄漏導(dǎo)致的壓力異常，其0.1%FS精度滿足功能安全ASIL D等級(jí)要求，熱失控預(yù)警時(shí)間提前37秒。
