陶瓷傳感�是指采用陶瓷材料的用于感受測量信號用于轉(zhuǎn)換輸出的傳感裝置。陶瓷是一種公�(rèn)的高彈�、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振�(dòng)的材�,并具有的熱�(wěn)定�。而高性能、低�(jià)格的陶瓷傳感器將�壓力傳感�的發(fā)展方向�
用于傳感器的陶瓷材料可根�(jù)其不同的特征參數(shù)分類為: 化學(xué)成分、相�(jié)�(gòu)成分、物�(�、磁、介�(zhì))性質(zhì)�
陶瓷在傳感器中應(yīng)用的�(yōu)勢:
1、其原始材料(鹽類和氧化物)相對而言不貴,并容易獲得�
2、所需工藝�(shè)備的�(jià)格較��
3、生�(chǎn)過程容易�(shí)施和�(jiān)��
4、陶瓷的燒結(jié)溫度比單晶的生長溫度��
5、除少些例外�,其生產(chǎn)過程都在大氣�(huán)境中完成�
6、陶瓷工藝既可適用于小批量制�,也可適用大�(guī)模生�(chǎn)�
陶瓷性質(zhì)取決于三�(gè)因素:晶粒塊體性質(zhì),晶粒表面和晶粒間相互接觸的界面,這就為有目的的控制其參數(shù)提供了很大可能��
1、陶瓷的參數(shù)和特性可以在很寬的范圍內(nèi)變動(dòng)。一方面,陶瓷能夠成為絕緣體、半�(dǎo)體和�(dǎo)�,另一方面又能制成鐵電�、鐵氧體、壓�、熱電、鐵彈性體類陶�。陶瓷特性的多樣性有可能開發(fā)出許多效�(yīng),應(yīng)用在許多方面�
2、陶瓷工藝能夠制造出多孔陶瓷,其孔隙具有特定的尺寸和特定的分�� 有些�(fā)生在陶瓷材料中的效應(yīng),在單晶體中觀察不�,例如變阻器效應(yīng),以及BaTiO3基半�(dǎo)體鐵電陶瓷的正溫度系�(shù)效應(yīng)��
3、采用陶瓷工藝制備的�(fù)合材料能形成具有不同特性的功能�,它們能�(chǎn)生新的效�(yīng),并適合于制造傳感器�
介質(zhì)壓力直接作用于陶瓷膜�,使測量膜片�(chǎn)生偏移,正常的壓力使膜片偏移0.025mm,超壓姿�(tài)也只使膜片偏�0.1mm,此�(shí),測量膜片貼到了陶瓷支架�,避免了損壞,膜片位移產(chǎn)生的電容�,由與其直接連接的電子部件檢�,放大和�(zhuǎn)換為�(biāo)�(zhǔn)信號輸出�
外形尺寸:�18.0*6.35mm
量程范圍�5bar�10bar�16bar� 20bar� 25bar� 30bar� 40bar� 50bar� 100bar
工作電壓�2-40V
輸入、輸出阻抗:10KΩ
零點(diǎn)輸出�0±1mv/v
輸出靈敏度:2-4mv/v,典型�2±0.2mv/v
線�、遲�、重�(fù)性:0.1%
響應(yīng)�(shí)間:�1mS
使用溫度�-55�150�
溫度漂移:�0.01%FS/�、�0.02%FS/�
安全過載�3倍額定量程(靈敏度為典型值時(shí)�
�(wěn)定性:�(yōu)�0.15%FS/�
陶瓷傳感器已有四十多年的歷史。陶瓷是一種公�(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和震�(dòng)的材�。陶瓷的熱穩(wěn)定性及厚膜電阻可以使它工作溫度范圍高達(dá)-40℃~125�,而且具有測量的高精度、高�(wěn)定�。電氣絕緣程度大�2KV,輸出信號強(qiáng),長期穩(wěn)定性好�
高特性、低�(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方�,在歐美國家陶瓷傳感器有全面替代其它類型傳感器的趨勢,在中國也有越來越多的用戶使用替代擴(kuò)散硅壓力傳感�??傊?,隨著電子技�(shù)的發(fā)展和汽車電子控制系統(tǒng)�(yīng)用的日益廣泛,汽車傳感器市場需求將保持高速增�,高�(wěn)定�、高精度、長壽命、無線化、集成化和網(wǎng)�(luò)化的傳感器將逐步取代傳統(tǒng)的傳感器,成為車用傳感器的主��
1.檢測汽車溫�
一輛汽車檢測溫度一般需�10 余只陶瓷溫度傳感器。例�,發(fā)�(dòng)�(jī)電噴系統(tǒng)需要連續(xù)精確地測量冷卻水溫度、�(jìn)氣溫�、排氣溫度的傳感�,以便根�(jù)溫度變化修正或補(bǔ)償燃油噴射量,改變怠速轉(zhuǎn)速控制目�(biāo)值等,獲得空燃比;負(fù)溫度系數(shù)NTC 熱敏電阻的溫度特性為一種指�(shù)函數(shù),隨溫度升高電阻值減小,有負(fù)溫度特�、靈敏度高、價(jià)格便宜等特點(diǎn),常用作檢測冷卻水和�(jìn)氣以及機(jī)油溫度傳感器;NTC 熱敏電阻由Mn、Cu、Ni、Fe 等過渡金屬氧化物配方,經(jīng)陶瓷燒結(jié)工藝制作,按配方的不�,主要分為二元系、三元系、四元系等材料。工作溫度范圍在-200℃~130℃的NTC 用于水溫�(jìn)氣溫度的檢測,其�(jié)�(gòu)是將NTC電阻裝配在螺栓型金屬外殼�(nèi),與電控單元的電阻串�(lián)。另一類以BaTiO3 為主要材�,與金屬氧化物混合燒�(jié)制成的正溫度系數(shù)PTC 熱敏電阻,則用作汽車的液面水平傳感器或低溫啟�(dòng)加熱元件�
2.檢測汽車尾�
利用固體電解�(zhì)氣敏陶瓷材料,研制出用于汽車尾氣�(jiān)測的氧傳感器,測定尾氣排放中的氧濃度來檢測發(fā)�(dòng)�(jī)空燃比,除可節(jié)省燃油外,還能減少CO、NO2 等有害氣體的排放�。ZrO2氧傳感器因靈敏度高、可靠性好,在汽車的實(shí)際應(yīng)用中大多�(shù)采用這種類型,其主要�(jié)�(gòu)由產(chǎn)生電�(dòng)勢的U 形ZrO2 電解�(zhì)敏感管以及起電極作用的襯套、電阻加熱器、有廢氣�(jìn)口的防護(hù)外殼、多孔陶瓷帽組成。ZrO2 管的�(nèi)外表面涂覆有薄薄一層R,Pt 既作電極又具有電�(dòng)勢放大作�,以及R 涂覆在ZrO2 管上的催化作用,外電極是測量電極,內(nèi)電極是參比電�。氣體通過多孔陶瓷帽(�(kuò)散障)的氣量小,排氣溫度低時(shí),由電控單元給電阻加熱器通電加熱,保證氧傳感器正常工�。ZrO 氧傳感器安裝在歧管或前排氣管�(nèi),在400℃高溫下,敏感管�(nèi)外面存在氧濃度差�(shí)就會(huì)�(chǎn)生電�(dòng)�,提�0�1V 的反饋信號,通過檢測廢氣中的氧壓�,非常適于空燃比的控�。按工作原理,可分為濃差電池型和電化�(xué)泵的極限電流型氧傳感�,這兩種結(jié)�(gòu)類似,制造工藝相�,分別適宜理論空燃比和稀薄燃燒系�(tǒng)空燃比的控制。此�,TiO2、Nb2O5 和CeO2 等氧化物陶瓷氧傳感器、薄膜和厚膜型氧傳感器的研發(fā)及在汽車中的�(yīng)用開�(fā)也在積極深入開展�
汽車采用柴油�(fā)�(dòng)�(jī)作動(dòng)力時(shí),除氧傳感器�,用氮氧化物NOx 傳感器�(jìn)一步改善燃燒狀�(tài)和廢氣再處理也是十分重要�。利用濺射法在氧化鋁基板上形成約100μm 厚的ZnO 及SnO2 薄膜,然后加上電�,并在基板內(nèi)�(cè)裝上加熱�,構(gòu)成NOx 傳感器。NOx 在薄膜表面上吸附�(fù)電荷,NOx 濃度增加�(shí),薄膜電阻增大,�3�15s �(nèi)即可檢測出廢氣中的NOx濃度,靈敏度�5�800ppm�
3.檢測汽缸工作狀�(tài)
基于壓阻效應(yīng)的壓電陶瓷可以監(jiān)測汽缸工作的狀�(tài)。壓電陶瓷爆震傳感器由壓電陶瓷振�、金屬片、密封墊、金屬外殼等�(gòu)�。壓電振子產(chǎn)生的電荷與發(fā)�(dòng)�(jī)氣缸�(fā)生的振動(dòng)成正�,所�(chǎn)生的電壓�(jīng)屏蔽線�(jìn)入電控單元,由此檢測�7kHz 左右振動(dòng)所�(chǎn)生的電壓,電控單元根�(jù)這一電壓的大小判斷爆震強(qiáng)�,及�(shí)修正或相�(yīng)推遲�(diǎn)火提前角消除爆震,使�(fā)�(dòng)�(jī)在接近爆�、熱效率、燃料消耗量最少的�(diǎn)火時(shí)刻工�,實(shí)�(xiàn)無爆震工作狀�(tài),保證發(fā)�(dòng)�(jī)以可能的功率與經(jīng)�(jì)指標(biāo)�(yùn)�(zhuǎn)�
4.指�(dǎo)汽車安全駕駛
基于壓阻效應(yīng)的超聲波傳感器用作汽車倒車防撞�(bào)警裝置,也被稱為超聲波倒車?yán)走_(dá)或倒車聲納系統(tǒng),尤其適用于加長型裝載汽�、載重大貨車、礦山汽車等大型車輛。超聲波傳感器通常由鋁合金外殼、壓電陶瓷換能器、吸聲材�、引線電極所�(gòu)成,具有水平方向特性寬,而垂直方向受到限制的方向�,原理上利用鋇鈦酸鉛PZT 壓電陶瓷在電能與�(jī)械能之間相互�(zhuǎn)換的�、逆壓電效�(yīng),即在壓電陶瓷上加一電信�,便�(chǎn)生機(jī)械振�(dòng)而發(fā)射超聲波,當(dāng)超聲波在空氣傳播途中碰到障礙物立即被反射回來,作用于壓電陶瓷�(shí),則�(huì)有電信號輸出,通過�(shù)�(jù)處理�(shí)間差測距,計(jì)算能顯示出車與障礙物的距離與危險(xiǎn)相撞�(shí)及時(shí)�(bào)�,可�(zhǔn)確無誤地探測汽車尾部及駕車者視角盲區(qū)的微小障礙物,實(shí)用性相�(dāng)�(qiáng)。為獲得高的�(fā)射效率和接收靈敏�,發(fā)射接收全并在一起的自發(fā)圓盤彎曲振動(dòng)換能器的超聲波傳感器是目前市場上的主流產(chǎn)�,具有很高的�(fā)射效率與接收靈敏度以及尖銳的指向�。超聲波有一定的探測角度和范�,欲覆蓋汽車后部整�(gè)區(qū)域,窄體車輛需裝用2 只超聲波傳感�,而寬體車輛則需安裝4 只或更多�
陶瓷加速度傳感器可用于汽車安全氣囊系統(tǒng),利用碰撞慣性形成的慣性力�(huì)在壓電陶瓷體�(nèi)�(chǎn)生剪切力作用,由此發(fā)生與加速度成正比的電荷及電�,高精度、可�,能快速分辨碰撞實(shí)�。將兩枚壓電陶瓷片通過�(nèi)部的共同電極串聯(lián)粘接起來,形成二極結(jié)�(gòu),安裝在�(yùn)�(dòng)方向上并形成懸臂�,并與外圍電路厚膜集成制作在一�(gè)外殼�(nèi)。用于檢測汽車瞬間的低速或高速碰撞強(qiáng)�,轉(zhuǎn)換成電信號輸�,滿足診斷控制多種算法要求,確保碰撞�(qiáng)度大�(shí),安全氣囊準(zhǔn)確及�(shí)開啟,提高汽車安全性能�
5.檢測汽車濕�
濕敏陶瓷的特�(diǎn)是測濕范圍寬,響�(yīng)�(shí)間較�,生�(chǎn)工藝較簡單,是汽車濕度傳感器的主要材�。適用于車窗玻璃防霜、結(jié)露和�(fā)�(dòng)�(jī)化油器�(jìn)氣部分空氣濕度的檢測。濕度傳感器的內(nèi)部裝有用金屬氧化物系列陶瓷材料制成的多孔燒結(jié)�,利用燒�(jié)體表面對水分子的吸附作用來敏感濕度,其靈敏度取決于材料的氣孔率及孔徑,感濕特征量為電�,呈�(fù)的濕敏特��
�(dāng)燒結(jié)體吸附了水分子時(shí),其電阻值會(huì)�(fā)生變�,由鍍覆電極輸出,濕度增加時(shí)阻值減�,相對濕度從0 變化�100%RH �(shí),傳感器的電阻值將有數(shù)千倍的變化,由此檢測出濕度變化�
①陶瓷基� ②測量膜� ③擴(kuò)散硅測量元件 ④注入液 ⑤封裝膜�
陶瓷傳感器是干式傳感�,過程壓力直接作用在�(jiān)固的陶瓷膜片上,基板電極和膜片電極可以檢測出與壓力相�(guān)的電容變�,測量范圍取決于陶瓷膜片的厚度。膜片破碎的自診斷功�。保證抗過壓能力可達(dá)正常壓力�40� 。高純度99.9%陶瓷,具有與哈氏合金相同的抗化學(xué)腐蝕能力。適用于真空場合。第二腔室用于提高機(jī)械強(qiáng)�,阻止因傳感器損壞導(dǎo)致介�(zhì)泄漏�
�(kuò)散硅傳感�:基本原理是利用半�(dǎo)體的壓阻效應(yīng)和微�(jī)械加工技�(shù),在單晶硅片的特定晶向上,用光刻、擴(kuò)散等半導(dǎo)體工藝制做一惠斯登電�,形成敏感膜�,當(dāng)受到外力作用�(shí)�(chǎn)生微�(yīng)變,電阻率發(fā)生變�,使橋臂電阻�(fā)生變化(一對變大一對變小)在激�(lì)電壓信號輸出,經(jīng)過計(jì)算機(jī)溫度�(bǔ)償、激光調(diào)�、信號放大等處理手段和嚴(yán)格的裝配檢測、標(biāo)定等工藝,生�(chǎn)出具有標(biāo)�(zhǔn)輸出信號的壓力變送器.
維庫電子�,電子知�(shí),一查百通!
已收錄詞�154594�(gè)