傳感器元件的制作方法
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2年前 (2023-06-09)
通常,傳感器是對測量目標的物理量等進行感測和采集并將物理量轉換為可由觀察者或裝置讀取的信號的信息轉換裝置。傳感器包括測量物理量的傳感器元件、在電路中與所述傳感器元件物理地耦接的電路部分、以及保護所述傳感器元件和所述電路的殼體。具體地,作為獲取關于目標的信息的裝置的基本元件,傳感器元件需要對物理量作出敏感反應并且即使多次重復負載也顯示穩(wěn)定性能。采用傳感器的裝置在重量和尺寸上的減小需要用于批量生產(chǎn)傳感器以減小傳感器體積或尺寸的技術。
為了獲取關于物理量的信息,傳感器的精度很重要,并且需要用于根據(jù)形狀和結構特征批量生產(chǎn)傳感器的技術。例如,當傳感器被配置為以復合方式更精確地測量不同物理量時,減少了傳感器對特定部件的使用,因此也減小了傳感器的重量和體積。根據(jù)相關技術的傳感器的類型包括圖1所示的壓力傳感器和圖2所示的復合溫度及壓力傳感器。圖1的壓力傳感器包括布置在傳感器主體1中的壓力傳感器元件3。壓力傳感器元件3具有應變片,并通過應變片的與施加在傳感器主體1的開口中空部分上的壓力對應的應變量和應變速率來測量壓力。圖2的復合溫度及壓力傳感器除了壓力傳感器元件3之外還單獨具有布置在復合溫度及壓力傳感器主體2中的溫度傳感器元件2a。例如,復合溫度及壓力傳感器的壓力傳感器元件3與安裝在圖1的壓力傳感器中的壓力傳感器元件相同。
壓力傳感器元件3中的每一個在其上表面上具有膜片,并且在膜片的圓形表面上安裝了用于應變片的壓力測量電阻器。因此,通過感測由每個壓力測量電阻器的長度和面積的變化而引起的電阻變化來測量壓力。然而,壓力變化引起壓力傳感器元件的電阻變化,并且還發(fā)生包括由特定壓力的溫度變化引起的應變速率變化在內的電阻變化。應變速率或電阻的變化受到溫度變化的影響。
結果,由于不能顯示在未進行溫度補償?shù)那闆r下測量壓力時因溫度變化的影響導致的高分辨率,因此其中安裝了根據(jù)現(xiàn)有技術的壓力傳感器元件的傳感器具有缺點。例如,分辨率是這樣的值,其表示傳感器有能力將信號劃分成用于測量的多少片段。換句話說,傳感器的分辨率可以是有關其能夠多精確地對負載(例如物理量)進行測量和分析的性能。另外,需要在傳感器電路中對溫度進行補償?shù)腶c附加溫度補償模塊。然而,當溫度動態(tài)地變化時,在附加溫度補償模塊的溫度值與得自于應變速率的變化的溫度值(例如電阻變化)之間會出現(xiàn)差異,并且傳感器會產(chǎn)生輸出誤差。
因此,由于溫度傳感器、壓力傳感器元件和壓力傳感器在一起,因此已經(jīng)進行了研究來利用由溫度導致的電阻變化這一缺點。然而,當壓力傳感器元件的電阻或應變速率的變化被用作溫度變化來實現(xiàn)溫度傳感器的功能時,精度或分辨率由于所測量的溫度值的非線性而大幅度降級。因此,難以使用壓力傳感器元件作為高性能車載傳感器。
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