微机械微型压力计量仪器技术简介-电量检测

微机械微型压力计量仪器技术简介-电量检测

电量检测传感器
    依靠传感材料的压电或压阻等固有性质或者控制外在的影响条件，有许多方法都可以将机械变形转换成电信号。具体的检测方式有电容式，电自感式或者利用光束反射等。
    磁传感器、光干涉传感器或光纤传感器都需要被测量直接作用于传感器上，霍尔效应是通过检测磁场中的载流半导体棒的势差来进行工作。依靠霍尔效应可以测量磁场强度等物理量。霍尔强度与磁场强度、方向和半导体的性质有关系；霍尔常数与棒的电阻、电子动量等有关，同时温度对其也有影响，这会给磁传感器的使用带来问题。在磁金属氧化物半导体场效应晶体管MAGFET传感器中，多通道场效应晶体管可以放大霍尔强度，并能释放出压力和电流。
　　    微机械领域研究最早的成功产品是微型压力传感器。这种传感器的制法很简单：将硅片腐蚀成厚10～25μm的膜片，膜片在压力作用下发生偏转，通过偏转大小的变化来感应压力的变化。自20世纪70年代以来，有成批的硅压力传感器被生产出来。生物医疗是发展最早且至今仍属热门的应用领域，例如，用于人体血管与脑内压力的监控，尿道、膀胱、子宫等内压力的测量，幼儿心肺、胃肠压力的短期监控等。硅基传感器主要有两种类型：①通过硅的电阻变化来测量压力的压阻式传感器；②利用压力敏感电容测量压力的电容式传感器。作为主流产品，压阻式传感器广泛应用于测　　　　试和控制系统中。例如，在自动化领域，用压力传感器可测量油、燃料和管道内的压力。应用压阻式膜片压力传感器的设计概念，研制了一种微型应变传感器。该应变传感器芯片长为1．7 mm，宽0．7 mm，厚35微米。这种传感器在生物医疗中已有应用：曾经植入兔子卵管并在其中工作了一个多月，效果良好。这种传感器现已商品化。　　    市场上主要是压阻式传感器，主要原因是压阻式传感器对外力敏感，并且输出阻抗很低，它的模拟输出在很大范围内是线性的。电容式传感器对压力的灵敏度比压阻式要高得多(约两个数量级)，受温度的影响很小，功耗也低。因此，电容式传感器在微机械中很有发展潜力。小型硅基电容传感器的主要缺点是感应电容小，输出阻抗高和非线性严重。微小电容对来自外界的影响极其敏感，因此对于硅基电容式传感器，为保证信号的顺利形成和扩大有必要采用集成电路。