專(zhuān)利名稱(chēng)：帶自補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的薄膜壓力傳感器芯體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專(zhuān)利涉及薄膜壓力傳感器的敏感芯體組成結(jié)構(gòu)，具體涉及 一種帶自補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的芯體。
背景技術(shù)：
壓力傳感器中的薄膜壓力傳感器是利用應(yīng)變測(cè)量技術(shù)發(fā)展起來(lái) 的傳感器，己得到廣泛應(yīng)用。其通過(guò)彈性敏感芯體將壓力轉(zhuǎn)換成應(yīng)變， 用濺射在彈性體上的應(yīng)變電阻作敏感元件，將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
壓力傳感器廣泛用于惡劣環(huán)境下氣體、液體或蒸汽的壓力測(cè)量。 通常的壓力傳感器是通過(guò)外接串聯(lián)零點(diǎn)補(bǔ)償電阻、溫度補(bǔ)償電阻對(duì)傳 感器進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償和溫漂的補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法需增加手工絲繞電阻 進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，給傳感器帶來(lái)了可靠性隱患，尤其是振動(dòng)、沖擊要求
高的測(cè)試環(huán)境。對(duì)低于-55。C、高于175t:的使用環(huán)境，外串電阻的補(bǔ) 償方式不適應(yīng)。
發(fā)明專(zhuān)利內(nèi)容
本發(fā)明專(zhuān)利所要解決的技術(shù)問(wèn)題，是取消薄膜壓力傳感器的外串 補(bǔ)償電阻，提高傳感器的補(bǔ)償精度與可靠性，提高傳感器的補(bǔ)償溫度 范圍。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明專(zhuān)利對(duì)薄膜壓力傳感器的敏感芯 體進(jìn)行了改進(jìn)，使其帶補(bǔ)償電阻網(wǎng)絡(luò)，可進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償、靈敏度補(bǔ)償，
采取的具體技術(shù)方案是 一種用于薄膜壓力傳感器的周邊固支平膜 片，包括最大壓應(yīng)變區(qū)、最大拉應(yīng)變區(qū)和非應(yīng)變區(qū)，膜片研磨、拋光 后，在其上濺射雙層絕緣膜、應(yīng)變電阻膜、保護(hù)膜、熱電阻膜，通過(guò) 刻蝕技術(shù)將應(yīng)變電阻膜刻蝕成應(yīng)變薄膜電阻與零點(diǎn)補(bǔ)償薄膜電阻，應(yīng)
變電阻設(shè)計(jì)在彈性體的最大壓應(yīng)變區(qū)C2個(gè))、最大拉應(yīng)變區(qū)(2個(gè))， 零點(diǎn)補(bǔ)償薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在非應(yīng)變區(qū)，與應(yīng)變電阻相連，由該4個(gè) 帶零點(diǎn)補(bǔ)償電阻的應(yīng)變電阻組成惠斯登全橋應(yīng)變電路，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn) 換成電信號(hào)。在彈性體的非應(yīng)變區(qū)還設(shè)有串接到電橋電源輸入端的熱電阻。
所述4個(gè)應(yīng)變電阻為阻值近似相同的合金薄膜柵條電阻。 作為優(yōu)選方案，在平膜片的非應(yīng)變區(qū)設(shè)有與4個(gè)應(yīng)變電阻連接的
補(bǔ)償電阻網(wǎng)絡(luò)，其由多個(gè)分別與應(yīng)變電阻連接的補(bǔ)償電阻組成。
為了傳感器零點(diǎn)溫漂為零，不再需要外串電阻補(bǔ)償，作為優(yōu)選方
案，所述零點(diǎn)補(bǔ)償電阻與應(yīng)變電阻的電阻溫度系統(tǒng)相同。為了補(bǔ)償傳感器的靈敏度溫漂，薄膜應(yīng)變電阻的溫度系數(shù)很小， 而串接到電橋電源輸入端的熱電阻采用溫度系數(shù)大、線(xiàn)性好的鉬熱電阻。
本發(fā)明專(zhuān)利的工作原理是，本發(fā)明專(zhuān)利所述用于薄膜壓力傳感器 的平膜片，包括最大壓應(yīng)變、最大拉應(yīng)變區(qū)和非應(yīng)變區(qū)，在最大壓應(yīng)
變、最大拉應(yīng)變區(qū)各設(shè)一對(duì)應(yīng)變電阻，由該4個(gè)應(yīng)變電阻組成惠斯登 全橋應(yīng)變電路，在非應(yīng)變區(qū)還設(shè)有串接到電橋的電源輸入端的鉬熱電 阻，對(duì)橋路的正靈敏度漂移進(jìn)行補(bǔ)償。在彈性體的非應(yīng)變區(qū)還設(shè)有與 4個(gè)應(yīng)變電阻連接的補(bǔ)償電阻網(wǎng)絡(luò)，'其由多個(gè)分別與應(yīng)變電阻連接的 補(bǔ)償電阻組成，對(duì)惠斯登全橋應(yīng)變電路進(jìn)行初始的零點(diǎn)平衡補(bǔ)償。更 進(jìn)一步的，上述零點(diǎn)補(bǔ)償電阻與應(yīng)變電阻由同材料、同工藝在同一時(shí) 間制造，因此他們具有相同的電阻溫度系數(shù)，組成平衡電橋時(shí)，理論 上零點(diǎn)輸出的溫漂為零，不需要外接電阻進(jìn)行零點(diǎn)溫漂補(bǔ)償。
本發(fā)明專(zhuān)利的有益效果
采用本發(fā)明專(zhuān)利所述敏感芯體的薄膜壓力傳感器，可以有效減小 傳感器的零點(diǎn)不平衡誤差和溫度誤差。
同時(shí)由于取消外串電阻補(bǔ)償方式，有利于傳感器的小型化結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)，減少兩個(gè)手工絲繞電阻，可以提高傳感器的可靠性。
綜上所述，本發(fā)明專(zhuān)利提供了一種新型的用于薄膜壓力傳感器的 敏感芯體，有利于薄膜壓力傳感器溫度性能的提高。本發(fā)明專(zhuān)利可以 有效補(bǔ)償薄膜壓力傳感器的零點(diǎn)平衡、零點(diǎn)溫漂、靈敏度溫漂。
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和附圖對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1為實(shí)施例中所述帶自補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的薄膜壓力傳感器芯體結(jié)構(gòu)示 意圖； ..
圖2為一種帶圖1所述敏感芯體的薄膜壓力傳感器原理示意圖； 圖3是惠斯登全橋應(yīng)變電路示意圖。 在附圖中
1-應(yīng)變電阻2-補(bǔ)償電阻 3-鉑電阻 4-應(yīng)變區(qū)5-非應(yīng)變區(qū) 6-保護(hù)膜
7-合金應(yīng)變電阻膜8-絕緣膜9-鉑電阻膜 10-平膜片
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖2，薄膜壓力傳感器的—T作原理是，首先對(duì)作為彈性體的 平膜片10進(jìn)行研磨、拋光，然后在其上濺射沉積鉑電阻膜9、絕緣膜 8、應(yīng)變電阻膜7、保護(hù)膜6，通過(guò)平膜片9的應(yīng)變區(qū)4感受壓力(Pt 為測(cè)試壓力，P2為參考?jí)毫?，表壓傳感器為P2大氣壓，絕壓傳感器 P2為真空)，膜片產(chǎn)生形變，濺射在其上的合金薄膜電阻7也相應(yīng)產(chǎn)生形變，電阻阻值發(fā)生改變，在膜片中心與邊緣的電阻阻值變化方向 相反，通過(guò)組成全橋應(yīng)變電路，輸出一個(gè)與壓力值基本成線(xiàn)性的電信
號(hào)
苴中平膜片io的結(jié)構(gòu)為，
設(shè)有4個(gè)電阻阻值相同的合金薄膜柵條應(yīng)變電阻1，其中兩個(gè) 分布在膜片中心最大壓應(yīng)變區(qū)，兩個(gè)分布在膜片邊緣最大拉應(yīng)變區(qū)， 即其中R2、 R4在彈性體的負(fù)應(yīng)變區(qū)，R1、 R3在彈性體的正應(yīng)變區(qū)，組 成圖3所示的惠斯登全橋應(yīng)變電路。
2. 考慮在相同工藝下，由于系統(tǒng)誤差和偶然誤差的影響，4個(gè)柵 條應(yīng)變電阻1不可能完全一致，導(dǎo)致橋路不可能完全匹配。為了適當(dāng) 調(diào)整柵條應(yīng)變電阻的大小，在每個(gè)柵條應(yīng)變電阻尾端，增加了由多個(gè) 小的薄膜補(bǔ)償電阻2組成的補(bǔ)償電阻網(wǎng)絡(luò)，如圖1中所示，提供給每 個(gè)柵條應(yīng)變電阻選擇。每個(gè)小的薄膜補(bǔ)償電阻2的阻值各不相同，按 一定比例設(shè)計(jì)，其中一種方法如每個(gè)柵條電阻1帶3個(gè)薄膜補(bǔ)償電 阻2，柵條電阻Rl、 R2帶的薄膜補(bǔ)償電阻2的阻值分別為柵條電阻1 的1%。、 2%。、 17%。，柵條電阻R3、 R4帶的薄膜補(bǔ)償電阻2的阻值分 別為柵條電阻1的3%。、 6%。、 28%。，通過(guò)一系列小電阻的組合式選取， 可以使電橋電路達(dá)到初始平衡。
3. 在電橋的輸入端串接有兩個(gè)鉑電阻3，沉積在平膜片10的非 應(yīng)變區(qū)5。通過(guò)在橋路中串入鉑電阻3，可以有效補(bǔ)償電阻橋的正的 靈敏度溫漂。
權(quán)利要求
1、一種帶自補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的薄膜壓力傳感器芯體，包括最大壓應(yīng)變、最大拉應(yīng)變區(qū)(4)和非應(yīng)變區(qū)(5)，在最大壓應(yīng)變、最大拉應(yīng)變區(qū)各設(shè)一對(duì)應(yīng)變電阻(1)，由該4個(gè)應(yīng)變電阻(1)組成惠斯登全橋應(yīng)變電路，其特征是在彈性體的非應(yīng)變區(qū)(5)還設(shè)有串接到惠斯登全橋應(yīng)變電路的電源輸入端的鉑電阻(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述帶自補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的薄膜壓力傳感器芯體， 其特征是所述4個(gè)應(yīng)變電阻為阻值相同的合金薄膜柵條電阻。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述帶自補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的薄膜壓力傳感器芯體， 其特征是非應(yīng)變區(qū)(5)設(shè)有與4個(gè)應(yīng)變電阻(l)連接的補(bǔ)償電阻網(wǎng)絡(luò)， 其由多個(gè)補(bǔ)償電阻(2)組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述帶自補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的薄膜壓力傳感器的芯體， 其特征是所述補(bǔ)償電阻(2)與應(yīng)變電阻(1)的電阻溫度系數(shù)相同。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種帶自補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的薄膜壓力傳感器芯體，其包括最大壓應(yīng)變、最大拉應(yīng)變區(qū)和非應(yīng)變區(qū)，其特征是在最大壓應(yīng)變、最大拉應(yīng)變區(qū)各設(shè)一對(duì)應(yīng)變電阻，由該4個(gè)應(yīng)變電阻組成惠斯登全橋應(yīng)變電路，在平膜片的非應(yīng)變區(qū)還設(shè)有串接到惠斯登全橋應(yīng)變電路的電源輸入端的鉑電阻。本發(fā)明專(zhuān)利是一種不僅可解決薄膜壓力傳感器應(yīng)變電橋初始不平衡問(wèn)題，而且可以減小零點(diǎn)溫漂、補(bǔ)償靈敏度溫漂的新型芯體。
文檔編號(hào)G01L9/04GK101526411SQ20091004254
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者何迎輝, 峰 謝, 謝貴久, 顏志紅 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所