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上海维特锐实业发展有限公司>技术文章>ATOS E-ATR-8压力传感器工作原理

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ATOS E-ATR-8压力传感器工作原理

阅读:79          发布时间:2025-6-6

     ATOS E-ATR-8压力传感器的工作原理基于压阻效应,通过半导体材料的电阻率变化实现压力到电信号的转换。以下是其工作原理的详细解析:

一、核心原理:压阻效应

当压力作用于传感器膜片时,膜片内部的电阻值发生变化。这种变化源于单晶硅材料在受力时电阻率的变化,而非单纯几何形变,因此灵敏度比金属应变计高50-100倍。

二、信号转换流程

压力感知

外界压力使硅膜片发生形变。膜片设计为周边固支的圆形,直径与厚度比约为20-60,确保对压力变化的敏感响应。

电阻变化

膜片上的扩散电阻(通过集成电路工艺形成)因形变导致电阻值变化。具体而言,压力引起硅晶格变形,改变载流子迁移率,从而导致电阻率变化。

电桥输出

电阻变化打破惠斯通电桥平衡,输出与压力成比例的电压信号。例如,在4-20mA电流输出模式下,信号范围与压力量程(如0-400bar)严格对应。

信号处理

内置放大电路对微弱信号进行放大,并通过温漂补偿功能确保长期稳定性。补偿范围通常覆盖-20℃至100℃,消除温度对测量精度的影响。

三、技术特点支撑

高精度与稳定性

压阻效应的高灵敏度(可达0.1%FS重复性精度)结合温漂补偿,使传感器在恶劣工况下仍能保持性能。例如,在液压系统中,压力波动控制精度可达±0.3bar。

抗过载能力

膜片设计(如直径与厚度比20-60)与材料选择(如N型硅)提升了对压力峰值的抵抗力,过载能力可达额定压力的150%。

输出兼容性

提供4-20mA电流或0-10V电压信号,适配多数工业控制系统。电流信号抗干扰能力强,适合长距离传输;电压信号分辨率高,适用于精密控制。

四、应用实例验证

液压系统

在注塑机、压铸机等设备中,传感器实时监测压力并反馈至闭环控制系统,使压力波动从±2.5bar降至±0.3bar,能耗降低18%。

新能源汽车

在电池包压力管理系统中,传感器检测电解液泄漏导致的压力异常,其0.1%FS精度满足功能安全ASIL D等级要求,热失控预警时间提前37秒。


ATOS E-ATR-8压力传感器.png


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