SII0649CLU封的這就為膜片提供了一個(gè)彈性支撐,同時(shí)使傳感器前后兩部分分開(kāi)。在裝配過(guò)程中不能受剪切力的作用,否則會(huì)使膜片受到一個(gè)附加應(yīng)力,這些要求會(huì)給裝配工作帶來(lái)麻煩。膜片兩側(cè)各有一個(gè)與膜片同材料的壓環(huán),并與膜片粘結(jié)成一體,壓環(huán)的晶向與膜片的晶向應(yīng)保持一致,同時(shí)還應(yīng)保證加工過(guò)程中的同心度,以避免溫度變化時(shí),壓環(huán)與膜片間產(chǎn)生附加應(yīng)變。

CZ1023型壓阻式壓力傳感器的硅膜片為〔110〕晶向,其中承受拉伸應(yīng)變的電阻條設(shè)在膜片中心的E110〕方向上,承受壓縮應(yīng)變的電阻條設(shè)在與E110)方向成α角的邊緣上,見(jiàn)圖9-26所示。

CZ1023硅膜片晶向,傳感器結(jié)構(gòu)小巧,原理新穎,適用于小口徑管路(如某些油路管道)壓力測(cè)量,其主要性能如下:

測(cè)量范圍:0~58.8 MPa;

總精度:0.3%~0.5%FS;

靈敏度:≥27 mV/V;

CZ1023型固態(tài),壓阻式壓力傳感器D522型壓力,1一絕緣塞;2一螺母;3工導(dǎo)環(huán);

傳感器,有導(dǎo)線的硅片產(chǎn)5^外殼;6一絕緣片,氟硅橡膠密封墊圈。

示的D522型壓力傳感器的轉(zhuǎn)換元件是一根單晶硅柱體,在其上沿一定晶向擴(kuò)散四只等臂電阻構(gòu)成惠斯登電橋。為提高抗壓、抗沖擊和抗電磁千擾能力并改善其他性能,采用高絕緣的固熔體封裝結(jié)構(gòu)。

固有頻率:>130 kHz;

零位溫漂:≤0.1%FS/°C; D522型壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

靈敏度溫漂:±(3~5)%FS/100T; 1--膜片;2一絕緣體;3一硅柱;4一密封圈;5一電纜;體積:￠8×16mm。6--壓緊對(duì);7一殼體;8一補(bǔ)償件;9一絕緣塊。

D522型固態(tài)壓力傳感器不僅可用于測(cè)壓力(短期可測(cè)9.8×107Pa的壓力),而且可作力傳感器用,其測(cè)量范圍為0~49×106Pa,精度可達(dá)0.1%FS。

壓阻式壓力傳感器在航空方面的應(yīng)用,在航空工業(yè)中的應(yīng)用,在航空工業(yè)技術(shù)中,壓力是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)¨測(cè)試中不僅要測(cè)靜壓,還要測(cè)動(dòng)壓;不僅要測(cè)穩(wěn)態(tài)壓力,還要測(cè)脈動(dòng)壓力;不僅要測(cè)局部壓力,還要測(cè)整個(gè)壓力場(chǎng)。因而麻.測(cè)試系

統(tǒng)的要求越來(lái)越高,特別是要求精度高、體積小、重量輕、工作可靠、響應(yīng)快的壓力傳感器,而這些要求正是壓阻式傳感器廣泛使用的原因。早在60年代就用硅壓力傳感器測(cè)量直升機(jī)機(jī)翼的氣流壓力分布。70年代以來(lái)應(yīng)用更加廣泛,如用于測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口處的動(dòng)壓畸變,葉柵的脈動(dòng)壓力和機(jī)翼的抖動(dòng)等。

飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中心壓力的測(cè)量,專門設(shè)計(jì)能在高溫工作的硅壓阻式壓力傳感器(工作溫度高達(dá)480°C和537.C)來(lái)測(cè)量噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的中心壓力,例如美國(guó)康拉克(Comrac)公司試驗(yàn)在空軍戰(zhàn)斗機(jī)的角臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝25個(gè)高溫壓力傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能,取得良好的結(jié)果。

應(yīng)用于飛機(jī)的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,美國(guó)豪尼威爾(Honeywe11)公司生產(chǎn)的高精度(0.05%)硅壓阻式壓力傳感器配套于亞音速客機(jī)DC―10的HG280數(shù)字大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī),配套于B727和B737客機(jī)的HG480數(shù)字式大氣計(jì)算機(jī)上。

風(fēng)洞模型試驗(yàn),目前美國(guó)和歐洲許多國(guó)家使用美國(guó)庫(kù)利特(Kulite)公司生產(chǎn)的專用于風(fēng)洞模型試驗(yàn)的微型壓阻式傳感器CQL-080-25和LQS-156-25系列。由于用作風(fēng)洞試驗(yàn)的模型尺寸是有限的,為了獲得更多、更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),需要在很小的模型上安裝較多的傳感器。例如為了研制某渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的軸對(duì)稱進(jìn)氣管道相互作用,在模型上安裝了非常密集的壓阻式傳感器,傳感器的外徑僅有2.36mm,固有頻率為300kHz,非線性和遲滯均為滿量程的±0.22%。在壓氣機(jī)入口流量的測(cè)試中,在同一點(diǎn)上既要測(cè)動(dòng)壓又要測(cè)靜壓,所以采用了雙筒型探頭,這樣,就在進(jìn)口處安排了8個(gè)測(cè)試靶,每個(gè)測(cè)試靶上有5個(gè)探頭,因而共有探頭40個(gè)。在進(jìn)口處安裝這樣密集的探頭在風(fēng)洞測(cè)試中是少有的。

壓電式壓力傳感器,壓電式壓力傳感器可以用來(lái)測(cè)量10處~10:Pa,頻率從幾赫到幾十干赫(甚至上百千赫)的動(dòng)態(tài)壓力。在內(nèi)燃機(jī)的氣缸、油管、進(jìn)排氣管的壓力測(cè)量,槍炮的膛壓測(cè)量以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等壓力測(cè)量中,獲得了廣泛的應(yīng)用。

壓電式壓力傳感器主要由本體、彈性敏感元件和壓電轉(zhuǎn)換元件組成。其中壓電轉(zhuǎn)換元件工作的物理基礎(chǔ)是壓電材料的壓電效應(yīng),它是各種壓電式傳感器的核心部件。制作壓電元件的壓電材料有石英晶體、壓電陶瓷和高分子壓電材料三類,以石英晶體應(yīng)用最為普遍。

按照彈性敏感元件結(jié)構(gòu)形式的不同,壓電式壓力傳感器可分為活塞型和膜片型兩大類。這里著重討論常用的膜片型壓電式壓力傳感器。

壓電效應(yīng),某些晶體,當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí),內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在某兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后,又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。當(dāng)作用力方向改變時(shí),電荷的極性也隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比,這種現(xiàn)象稱為順壓電效應(yīng)。反之,如對(duì)晶體施加一交變電場(chǎng),晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形,這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)也稱為電致伸縮效應(yīng)。

壓電式傳感器大都是利用壓電材料的順壓電效應(yīng)制作壓電元件的。在某些應(yīng)用場(chǎng)合也有用逆壓電效應(yīng)制作的傳感器。

編碼方案是難以一一進(jìn)行仔細(xì)比較的。一般來(lái)說(shuō),選取的編碼方案應(yīng)該有利于所選觸發(fā)器的激勵(lì)方程及輸出方程的化簡(jiǎn)以及電路的穩(wěn)定可靠。有時(shí),遵循狀態(tài)變化的順序,以自然二進(jìn)制數(shù)遞增順序編碼可簡(jiǎn)化電路。而使用具有一定特征的編碼,例如格雷碼,則有利于減少狀態(tài)輸出出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的可能性。狀態(tài)分配完成,則可將簡(jiǎn)化狀態(tài)圖和狀態(tài)表中的字符替換為狀態(tài)編碼。

選擇觸發(fā)器類型,觸發(fā)器類型選擇的余地實(shí)際上是非常小的。小規(guī)模集成電路的觸發(fā)器產(chǎn)品,大多是D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器。由于單個(gè)JK觸發(fā)器具有較強(qiáng)的功能,選擇它有時(shí)可使設(shè)計(jì)靈活方便。中規(guī)模集成電路大多已組成為功能模塊,對(duì)于電路設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)已無(wú)選擇余地。如前所述,很多可編程邏輯器件中采用D觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯設(shè)計(jì),如果有特殊要求,用D觸發(fā)器也非常容易構(gòu)成其他邏輯功能的觸發(fā)器。

確定激勵(lì)方程組和輸出方程組,根據(jù)狀態(tài)分配后的狀態(tài)表,用卡諾圖或其他方式對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn),可求得電路的激勵(lì)方程組和輸出方程組。這兩個(gè)方程組決定了同步時(shí)序電路的組合電路部分。

畫出邏輯圖,并檢查自啟動(dòng)能力,按照前一步導(dǎo)出的激勵(lì)方程組和輸出方程組,可畫出接近工程實(shí)現(xiàn)的邏輯電路圖。

有些同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有用到的無(wú)效狀態(tài),當(dāng)電路上電后有可能陷入這些無(wú)效狀態(tài)而不能退出,因此,設(shè)計(jì)的最后一步應(yīng)檢查電路是否能進(jìn)人有效狀態(tài),即是否具有自啟動(dòng)能力。如果不能自啟動(dòng),則需修改設(shè)計(jì)。

有些時(shí)序電路要求必須從指定的初始狀態(tài)開(kāi)始工作,而不允許從任何其他狀態(tài)啟動(dòng)。這時(shí),應(yīng)利用觸發(fā)器的直接置0、置1功能,在開(kāi)始工作之前先將電路置為有效狀態(tài)。圖6.3.2(a)所示+vcc+vdc為一低電平手動(dòng)復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路,當(dāng)按鍵開(kāi)關(guān)按下,則產(chǎn)生低電平復(fù)位 及信號(hào)REsEr,按鍵抬起,系統(tǒng)則進(jìn)人正常工作狀態(tài)。圖6.3.2(b)所示為一種上電自動(dòng)復(fù)位電路,它利用電容兩端st電壓不能突變的原理,在上電之初將100kΩ復(fù)位信號(hào)RESET保持在低電平,將系統(tǒng)預(yù)置為初始狀態(tài)。隨著電源+vcc通過(guò)電阻R對(duì)電容C充電,使C兩端電壓復(fù)位電路逐漸升高,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后,REsEr (a)手動(dòng)復(fù)位電路(b)上電自動(dòng)復(fù)位電路.