TK11235BCML/35P面中心处深度在0.08~0.25 mm之间。

这种传感器的最大特点是过压能力极强,特别适用于管道中绝对压力很高但压差却很小的所谓“高线压低差压”的情况。为了测量小差压,膜片要做得很薄,一旦一方压力消失,则膜片一侧将承受极高过压致使膜片破裂。但在这种结构中,膜片将贴在球形支撑面上,由它来代替膜片承受高压,如果压力继续增大,则隔离膜片亦将贴在壳体上,使测量膜片不会继续变形。据报道,当满量程压力为零点几巴时,传感器能承受千倍过压,而特性不会明显变化。

该传感器精度高,耐振动,耐冲击,可靠性好。但制造工艺要求很高,尤其是张紧膜片的焊接是一工艺难题。

压阻式压力传感器的工作原理及优缺点,压阻式压力传感器是依据固体的压阻效应而制成的。固体受到作用力后,电阻率(或电阻)就要发生变化,这种效应称为压阻效应。利用压阻效应制成的传感器称为压阻式传感器。用于测量压力的传感器称为压阻式压力传感器,用于测量加速度的传感器称为压阻式加速度传感器,等等。

因为硅和其他半导体材料具有良好的弹性形变性能和显著的压阻效应,所以通常用这些材料作压阻式传感器的转换元件(心片)。早期的压阻式压力传感器是用硅单晶切割加工成薄片矩形条,焊接上电极引线,粘贴在金属或其他材料制成的弹性元件上构成的。当弹性体受压力后,便产生应力,使硅受到压缩或拉伸,硅的电阻率发生变化,产生正比于压力变化的电压信号输出,测定电压大小就可确定压力。这种传感器实际上就是在9.3.1节中所述的半导体应变片压力传感器,通称为体形压力传感器。随着半导体制造工艺的进一步发展,用扩散法在N型硅片上,定域扩散P型杂质形成电阻条,连接成惠斯登电桥,制

成压力传感器心片。使用时将此心片粘贴在弹性元件上,当压力作用于弹性元件时,弹性元件上的电桥在应力作用下出现不平衡,输出一个正比于压力变化的电压信号。这种传感器称为固态压阻式压力传感器或扩散型压力传感器。本节只讨论这种传感器。

前述已知,任何材料电阻的变化率由下式决定:

△R/r=△p/p+△l/l-△Ss

对金属而言,上式中△p/p项较小,即电阻率的变化率较小,有时可忽略不计。而△J/J与△s/S两项较大,即尺寸的变化率较大。所以,金属的电阻变化率主要是△J/J和△S/s两项引起的,这便是9,3.1节所述的金属应变片的基本工作原理。而对半导体而言,上式中△J/J和△s/S两项很小,即尺寸的变化率很小,可忽略不计,而△p/p一项较大也就是电阻率的变化较大。换言之,半导体的电阻变化率主要是由△p/p一项引起的,这正是压阻式传感器的基本工作原理。

压阻式传感器的灵敏度非常高,其灵敏度系数要比金属应变片的灵敏度系数大50至100倍。所以有时压阻式传感器的输出不需要放大,就可直接用于测量。压阻式传感器的分辨率也较高,用压阻式压力传感器测量1~2mm水柱的微压也能反应。除此之外,压阻式传感器的频率响应高,由于扩散型压阻式传感器是用集成电路工艺制成的,测量压力时,有所谓晶向就是晶面的法线方向。

实用的压阻式压力传感器结构,固态压阻式压力传感器一般称为固态压力传感器或扩散型压阻式压力传感器。它是将单晶硅膜片和电阻条采用集成电路工艺结合在一起,构成硅压阻心片。然后将此心片封接在传感器的外壳内,连接出电极引线而制成。典型的压阻式压力传感器的结构原理如图9-24所示。硅膜片两边有两个压力腔,一个是和被测压力相连接的高压腔,另一个是低压腔,通常以小管和大气相通。

目前已研制出量程由130Pa到3.在3×109Pa的压阻式压力传感器,其外形结构也因被测量压力的性质(绝对压力、压力差等)不同和测压环境介质不同而异。

固态压阻式压力传感器的结构比较简单,其核心部分是一个单晶硅膜片,膜片的设计与制作决定了传感器的性能。膜片一般设计成周边固定的圆形,其有效直径与厚度之比常在20~60之间。膜片上构成全桥的四片电阻条有两片位于压应力区,另外两边处于拉应力区,彼此的位置对于膜片中心是相互对称的。

固态压力传感器,CZ1023型固态压阻式压力传感器的结构原理图,Cz1023型固态压阻式压力传感器,是1一低压腔;2―高压腔;3一硅杯;法国塞鲁姆贝克仪器和设备公司1970年的产品。曾在航空、4一引出线;5一硅膜片。宇航等方面试用。由英、法联合研制的“协和号”大型客机中曾选用80余只该传感器,其主要性能如下:

量程:0~2 Pa;

灵敏度:0~250 mV;

输出阻抗:1200Ω;

非线性:0.5%FS;

迟滞:5×10ˉ4;

零点温漂:2×10ˉ^/ε。

该传感器的气密性不是靠将心片固封在玻璃座上来保证,而是靠氟硅橡胶密封圈来密下面对设计过程中的主要步骤加以说明。

由给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表通常,所要设计的时序电路的逻辑功能是通过文字、图形或波形图来描述的,首先必须把它们变换成规范的状态图或状态表。这种直接从图文描述得到的初始状态图或状态表称为原始状态图或原始状态表。这个过程是对实际问题进行分析的过程,具体做法是:

明确电路的输入条件和相应的输出要求,分别确定输入变量和输出变量的数目和符号。同步时序电路的时钟脉冲CP(或CP)一般是不作为输人变量考虑的。

找出所有可能的状态和状态转换之间的关系。不同的状态可先以字符来区别。可以假定一个初始状态,以该状态作为现态,根据输人条件确定输出及次态。以此类推,直到把每一个状态的输出和向下一个可能转换的状态全部找出后,则建立起原始状态图。

根据原始状态图建立原始状态表。由于以后所有的设计步骤都将在原始状态图或原始状态表的基础上进行,只有在它们全面、正确反映给定设计要求的条件下,才有可能获得成功的设计结果。

状态化简，原始状态图或原始状态表很可能隐含多余的状态,去除多余状态的过程称为状态化简,其目的是减少电路中触发器及门电路的数量,但不能改变原始状态图或原始状态表所表达的逻辑功能。状态化简建立在等价状态的基础上:如果两个状态为现态相同输入所生的输出及立的态均全相同,则这两个状态称为等价状态．

凡是两个等价状态都可以合并成一个状态而不改变输人一输出关系。在6.2.3节将通过实例进行具体说明。

状态分配，对每个状态指定一个特定的二进制代码,称为状态分配或状态编码。编码方案不同,设计出的电路结构也就不同。编码方案选择得当,设计结果可能相对简单。

首先,要确定状态编码的位数。同步时序电路的状态取决于触发器的状态组合,触发器的个数而即状态编码的位数。而与状态数盯一般应满足如下关系

2ul<u≤2u           (6.3.1)

其次,要对每个状态确定编码。从2n个状态中取u个状态组合可能存在多种不同方案,随着n值的增大,编码方案的数目会急剧增多①,面对大量的

研究证明,从n位编码中取lr个状态,其可能的状态分配方案数目为suu-△1f-iui例如,nu=3,Ⅳ=5,其可能的编码方案总数达6720。