Преобразователи с емкостными сенсорами

Датчик FUJI

Преобразователи с емкостными сенсорами

В современных условиях емкостные измерительные преобразователи разности давлений являются, так же как пьезопреобразова-тели, наиболее технически реализованными и перспективными для дальнейшего совершенствования. Так, фирма FUJI разработала уникальный блок емкостного первичного преобразователя, применяемого в приборах измерения избыточного, абсолютного давлений, разрежения и разности давлений. Блок чувствительного элемента такого преобразователя включает емкостный микросенсор и систему подвода измеряемой среды. Принципиальная схема блока первичного преобразователя разности давлений показана на рисунке.

 

Рисунок. Принципиальная схема блока чувствительного элемента с емкостным микросенсором измерительного преобразователя разности давлений:

1— корпус, 2 — входная гофрированная мембрана, 3 — перегрузочная мембрана, 4 — емкостный микросенсор.


В корпусе 1 установлены входные гофрированные мембраны 2, воспринимающие «минусовое» р- и «плюсовое» р+ давления. Внутри корпуса предусмотрена камера с перегрузочной мембраной 3, обеспечивающей защиту гофрированных мембран 2 и микросенсора 4 при перегрузках. Внутренние полости между корпусом и входными гофрированными мембранами заполнены силиконовым или в отдельных случаях фтористым маслом, обеспечивающим передачу давления от гофрированных мембран по подводящим каналам к емкостному микросенсору. Последний окружен силиконовой жидкостью от «плюсового» канала, что обеспечивает высокую температурную стабилизацию, защиту от влияния атмосферного давления, перегрузки, а также уникальные защитные свойства от механических вибраций, включая даже ударные воздействия. Такое конструктивное исполнение микросенсора носит название «поплавкового».


Микросенсор в конструкции приборов фирмы FUJI представляет собой микроемкостный чип размером 9x9x7 мм, изготовленный с использованием кремния и пьезокерамики. Такая конструкция, исключающая металлы, обеспечивает отсутствие усталостных напряжений и последующий «уход» показаний. Кроме этого, электроды микросенсора, представляющие собой плоские мембраны, выполняются по IC-технологии (подобно плазменной гравюре). Оптимальное технологическое решение изготовления плоских электродных мембран, которые в процессе функционирования отклоняются своими центрами не более чем на 4 мкм, а также идеальные эластичные и стабильные характеристики силикона гарантируют микросенсорному блоку до 0,05 % нелинейности выходной характеристики без дополнительной подстройки для всех рабочих диапазонов.