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(duì)測(cè)量目標(biāo)的物理量等進(jìn)行感測(cè)和采集并將物理量轉(zhuǎn)換為可由觀察者或裝置讀取的信號(hào)的信息轉(zhuǎn)換裝置。傳感器包括測(cè)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(hù)所述傳感器元件和所述電路的殼體。具體地,作為獲取關(guān)于目標(biāo)的信息的裝置的基本元件,傳感器元件需要對(duì)物理量作出敏感反應(yīng)并且即使多次重復(fù)負(fù)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(shù)。
為了獲取關(guān)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(jié)構(gòu)特征批量生產(chǎn)傳感器的技術(shù)。例如,當(dāng)傳感器被配置為以復(fù)合方式更精確地測(cè)量不同物理量時(shí),減少了傳感器對(duì)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(guān)技術(shù)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(fù)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(yīng)變片,并通過應(yīng)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(duì)應(yīng)的應(yīng)變量和應(yīng)變速率來測(cè)量壓力。圖2的復(fù)合溫度及壓力傳感器除了壓力傳感器元件3之外還單獨(dú)具有布置在復(fù)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(fù)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(gè)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(yīng)變片的壓力測(cè)量電阻器。因此,通過感測(cè)由每個(gè)壓力測(cè)量電阻器的長(zhǎng)度和面積的變化而引起的電阻變化來測(cè)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(yīng)變速率變化在內(nèi)的電阻變化。應(yīng)變速率或電阻的變化受到溫度變化的影響。
結(jié)果,由于不能顯示在未進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下測(cè)量壓力時(shí)因溫度變化的影響導(dǎo)致的高分辨率,因此其中安裝了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的壓力傳感器元件的傳感器具有缺點(diǎn)。例如,分辨率是這樣的值,其表示傳感器有能力將信號(hào)劃分成用于測(cè)量的多少片段。換句話說,傳感器的分辨率可以是有關(guān)其能夠多精確地對(duì)負(fù)載(例如物理量)進(jìn)行測(cè)量和分析的性能。另外,需要在傳感器電路中對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)腶c附加溫度補(bǔ)償模塊。然而,當(dāng)溫度動(dòng)態(tài)地變化時(shí),在附加溫度補(bǔ)償模塊的溫度值與得自于應(yīng)變速率的變化的溫度值(例如電阻變化)之間會(huì)出現(xiàn)差異,并且傳感器會(huì)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(jìn)行了研究來利用由溫度導(dǎo)致的電阻變化這一缺點(diǎn)。然而,當(dāng)壓力傳感器元件的電阻或應(yīng)變速率的變化被用作溫度變化來實(shí)現(xiàn)溫度傳感器的功能時(shí),精度或分辨率由于所測(cè)量的溫度值的非線性而大幅度降級(jí)。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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