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我国压力传感器独占全球市场五分之一,行业迎来新发展


  来源: 物联传媒 时间:2022-03-14 编辑:仪器仪表WXF
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传感器是一个极其特殊的行业,它的产值不算高,2019年我国市场规模约2200亿人民币,但却有数万个品类,几乎遍布所有产业和每个国民经济的角落。它集机械、光、电于一身,能精确衡量压力、温度、浓度、速度等,却又受制于芯片、材料、电路的发展瓶颈。它的原理透明,但工艺却非常复杂,是制造业中少见的带有“手艺”气息的工业品,技术诀窍深藏在工艺之中。


传感电路

图源:Flickr


我国传感器行业起步较晚,核心技术缺失,因而以中低端制造为主,随着近年智能制造、工业物联网、人工智能等热火朝天的发展,特别是MEMS技术的发展,半导体传感器朝着微型、低功耗、高精度方向发展,传感器行业迎来了第二春。


本文着重介绍压力传感器的基础应用和未来方向。


一、压力传感器传输原


压力是指发生在两个物体接触表面的作用力,同时包含不同形态下的作用力,一般可分为气压、液压、固压三种情况。压力传感器通过感受压力信号,将压力信号转换成可用的输出的电信号器件或装置,以便辅助机器完成判断,因而成为IOT感知层技术的基石。


在过去几十年中,汽车行业一直是推动压力传感器需求的主要行业,迄今为止,压力传感器已广泛应用在管道液压、消防、智能汽车、智慧医疗、航空航天等众多领域。2020年全球压力传感器市场规模已达16.5亿美元,合计人民币104亿元,据新思界产研中心报告显示,压力传感器的份额约占20%,仅次于流量传感器。


二、5大压力传感器及应用场景


压力传感器有多种分类方式。从工作原理来划分,压力传感可分为压电式、压阻式、应变式、电容式等。从使用材料和传感原理来看,主要有应变式压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器5种。


1、应变片压力传感器——高精度 最广泛


电阻应变片压力传感器的核心是电阻应变片,即一个受力会形变的金属片。当应变片受外力影响时,其长度和截面积都会发生变化,进而改变电阻值。比如当金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。

应变片压力传感器



应变式传感器可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量,在不同领域间的应用也最为广泛。尤其应用在高精度要求的工业称量系统产品,如平台秤和料斗称量系统。


2、陶瓷压力传感器——抗磨损 够稳定


弹性好、抗冲击、抗磨损、性能稳定……陶瓷是压力传感器的理性材料。陶瓷压力传感器没有液体的传递,而是以陶瓷直接作为感应膜片,让压力间接作用于陶瓷膜片背面的厚膜电阻, 连接成一个惠斯通电桥,电阻阻值变化后通过电桥产生一个与压力、激励电压成正比的电压信号。

陶瓷压力传感器


相比金属应变片,陶瓷压力传感器最大的特点就是抗腐蚀,在测量腐蚀性介质的压力时,如在化工、制冷等领域中往往大显身手。其次,陶瓷压力传感器常以分层结构组成,故有较好的抵抗压力峰值的作用,但相应的灵敏度可能没有前者表现优秀。


3、扩散硅压力传感器——小体型 大信号


其原理是被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上,使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,并依靠电子线路检测到变化,迅速转换、输出相应的标准测量信号。


扩散硅压力传感器


扩散硅压力传感器的一个显著优点是信号输出大,为后端变送调理线路提供了很大的优势,加上分辨率高,灵敏度高,其可选的后端电路更多。其次,扩散硅的体积小巧利于安装,可以广泛应用在医疗器械中,用于辅助生物监测。


4、蓝宝石压力传感器——精度准价格高


与第1种应变电阻式工作原理类似,受到传输压力后其接收膜片发生形变,变化被硅-蓝宝石敏感元件感知后,其电桥将输出和压力呈现正比的变化电信号。


蓝宝石压力传感器


关键词:压力传感器 市场 发展    浏览量:8655

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