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ATOS E-ATR-8壓力傳感器工作原理
閱讀：157 發布時間：2025-6-6ATOS E-ATR-8壓力傳感器的工作原理基于壓阻效應，通過半導體材料的電阻率變化實現壓力到電信號的轉換。以下是其工作原理的詳細解析：
一、核心原理：壓阻效應
當壓力作用于傳感器膜片時，膜片內部的電阻值發生變化。這種變化源于單晶硅材料在受力時電阻率的變化，而非單純幾何形變，因此靈敏度比金屬應變計高50-100倍。
二、信號轉換流程
壓力感知
外界壓力使硅膜片發生形變。膜片設計為周邊固支的圓形，直徑與厚度比約為20-60，確保對壓力變化的敏感響應。
電阻變化
膜片上的擴散電阻（通過集成電路工藝形成）因形變導致電阻值變化。具體而言，壓力引起硅晶格變形，改變載流子遷移率，從而導致電阻率變化。
電橋輸出
電阻變化打破惠斯通電橋平衡，輸出與壓力成比例的電壓信號。例如，在4-20mA電流輸出模式下，信號范圍與壓力量程（如0-400bar）嚴格對應。
信號處理
內置放大電路對微弱信號進行放大，并通過溫漂補償功能確保長期穩定性。補償范圍通常覆蓋-20℃至100℃，消除溫度對測量精度的影響。
三、技術特點支撐
高精度與穩定性
壓阻效應的高靈敏度（可達0.1%FS重復性精度）結合溫漂補償，使傳感器在惡劣工況下仍能保持性能。例如，在液壓系統中，壓力波動控制精度可達±0.3bar。
抗過載能力
膜片設計（如直徑與厚度比20-60）與材料選擇（如N型硅）提升了對壓力峰值的抵抗力，過載能力可達額定壓力的150%。
輸出兼容性
提供4-20mA電流或0-10V電壓信號，適配多數工業控制系統。電流信號抗干擾能力強，適合長距離傳輸；電壓信號分辨率高，適用于精密控制。
四、應用實例驗證
液壓系統
在注塑機、壓鑄機等設備中，傳感器實時監測壓力并反饋至閉環控制系統，使壓力波動從±2.5bar降至±0.3bar，能耗降低18%。
新能源汽車
在電池包壓力管理系統中，傳感器檢測電解液泄漏導致的壓力異常，其0.1%FS精度滿足功能安全ASIL D等級要求，熱失控預警時間提前37秒。
