用于低溫環(huán)境下工作的電阻應(yīng)變式壓力傳感器材

        用于低溫環(huán)境下工作的電阻應(yīng)變式壓力傳感器材

       用于低溫環(huán)境下工作的電阻應(yīng)變式傳感器基本結(jié)構(gòu)形式與同類常溫用的電阻應(yīng)變式傳感器基本相同，但是傳感器的選材、應(yīng)用工藝等方面應(yīng)低溫應(yīng)用環(huán)境特殊性來加以選擇，主要在于以下幾個方面:

傳感器彈性體設(shè)計和材料選擇

　　低溫電阻應(yīng)變式傳感器彈性體設(shè)計準則基本與各類高溫用電阻應(yīng)變式傳感器相同。傳感器精度要求，使用壽命及輸出靈敏度等，彈性體應(yīng)變量一般控制 800到1500 m m/m 范圍內(nèi)。傳感器彈性體材料，要求在低溫條件下，具有良好彈性，高抗拉強度，高疲勞壽命以及不發(fā)生脆性斷裂等等。，一般來說常溫用彈性體材料大都可以選用。但目前，壓力傳感器常選用不銹鋼、鋁合金、鈹青銅及殷鋼等，而引伸計等傳感器可選用鈹青銅、鈦合金等材料。

低溫電阻應(yīng)變片

　　低溫應(yīng)變片是低溫電阻應(yīng)變式壓力傳感器關(guān)鍵敏感元件，其性能影響著壓力傳感器各項性能指標。低溫應(yīng)變片通常是由基底、敏感柵、膠粘劑及覆蓋層等部分組成。各組成元件材料性能又直接影響著低溫應(yīng)變片基本性能。

　　電阻應(yīng)變式壓力傳感器是由膠粘劑粘貼傳感器彈性體上，當外力作用下，彈性體發(fā)生變形時，彈性體變形膠粘劑層傳遞到敏感柵上，引起敏感柵材料電阻發(fā)生變化，其電阻變化值與彈性體所受外力之間是呈線性關(guān)系，測量電阻變化值即可知彈性體所受外力。傳感器實際工作時，彈性體受到外力作用，與此同時還受到環(huán)境溫度變化影響，應(yīng)變片受溫度變化引起虛假輸出通常稱為熱輸出，其值與應(yīng)變片敏感柵材料電阻溫度系數(shù)、靈敏系數(shù)、線膨脹系數(shù)、彈性體材料線膨脹系數(shù)以及溫度變化等有關(guān)。對于傳感器來說，通常都要求所用應(yīng)變片熱輸出值小，這樣才能保證精度和穩(wěn)定性。

低溫膠粘劑和防護劑

　　膠粘劑和防護劑對低溫電阻應(yīng)變式傳感器性能有直接關(guān)系。特別是膠粘劑，它對壓力傳感器尤為重要。大量試驗證明：

　　(1)低溫應(yīng)變片基底材料，一般都采用聚酰亞胺膜是以玻璃纖維增強環(huán)氧 - 酚醛膠膜為宜，這些材料低溫下收縮率小，柔性好，與膠粘劑之間粘合效果也好。

　　(2)粘貼應(yīng)變片膠粘劑一般都采用熱固性型膠粘劑如聚酰亞胺、改性環(huán)氧 - 酚醛膠。這類膠粘劑貼片后，經(jīng)加壓回熱固化及后固化處理后，膠層具有很高粘結(jié)強度，電絕緣性能好，傳感器蠕變、滯后及零漂小，傳感器穩(wěn)定性也好。

    (3)低溫下防護劑對提高壓力傳感器穩(wěn)定性有極重要作用。壓力傳感器應(yīng)用場合，彈性體表面應(yīng)變片溫度由室溫逐漸致冷介質(zhì)注入而降低。彈性體冷卻過程中，將空氣中微量水分吸附彈性體表面，形成白霜。當傳感器經(jīng)受周期性溫度變化時，應(yīng)變片表面白霜熔化成水分，使應(yīng)變片、膠粘劑吸收水分而使絕緣電阻發(fā)生變化（降低），引起傳感器零漂，蠕變、滯后增大，嚴重時會使傳感器失效。