● 摘要
本课题对陶瓷电容压力传感器选题的背景和依据以及国内外该类型传感器的现状和趋势进行了介绍。通过对陶瓷电容压力传感器原理分析,结合实际使用条件对陶瓷压力传感器进行了整体结构设计,尤其是对敏感部件的设计作了详尽的讨论。对传感器的敏感部件设计主要包括:1)敏感机理的选择:采用变极距电容式传感器,因为电容式压力传感器具有结构简单、灵敏度高、功耗低、动态响应特性好、抗过载能力强等特点; 2)敏感膜片材料的选择;根据使用环境要求,选择了功能陶瓷作为敏感膜片,因陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、绝缘性好的特点;3)对敏感膜片进行了建模和初始参数的选择;4)对敏感部件进行了理论计算和仿真;5)通过分析计算,确定了参数进行样机试制。在试制过程中对电极的丝网印刷、烧结工艺进行了研究,根据所选烧结材料,对如何控制敏感部件初始间隙的工艺进行了试验,研制出陶瓷电容式压力传感器敏感部件的样品。对敏感部件样品进行了常温、高温和低温测试,并对测试结果采用最小二乘法进行了非线性度、重复性、迟滞等的误差分析,结果表明,传感器敏感部件样品基本达到设计要求。结合调理电路对传感器进行了整体输出测试,论文给出了误差分析。最后论文对进一步提高传感器的灵敏度和稳定性,实现批量生产,应用到汽车行业,以及推广到其他行业等问题进行了讨论。
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