傳感原理
數顯真空傳感器通過物理效應與電子技術融合,實現真空度的實時監測與數字化顯示。其核心傳感原理分為壓阻式與電容式兩種:
壓阻式:利用半導體材料的壓阻效應,在硅膜片表面擴散形成惠斯登電橋。當真空度變化時,氣體分子碰撞導致膜片形變,電橋失衡并輸出與壓力成正比的電信號。例如,在半導體制造中,0.1Pa的壓力變化即可被捕捉,確保光刻工藝的精度。
電容式:由硅膜片與固定電極構成平行板電容器。真空度變化引起膜片形變,改變電容值,經測量電路轉換為電壓信號。例如,在真空鍍膜中,電容式傳感器可精確控制真空度,避免鍍膜層出現針孔或裂紋。
信號處理電路
傳感器輸出的微弱信號需經多級處理才能轉換為可讀的數字信號,關鍵電路包括:
信號放大:采用差動比例放大器或儀表放大器抑制共模干擾,提升信噪比。例如,儀表放大器通過高共模抑制比(CMRR>80dB)消除環境噪聲,確保信號穩定性。
調制與解調:為提高抗干擾能力,信號被調制為高頻載波(如調幅波),傳輸后通過包絡檢波恢復原始信號。
A/D轉換:將模擬信號轉換為數字信號,分辨率可達1Pa,直接影響測量精度。例如,16位ADC可實現高分辨率采集。
非線性校正:通過軟件算法(如查表法、插值法)補償傳感器特性曲線的非線性,確保輸出與真空度呈線性關系。
數顯與輸出:處理后的信號驅動數碼管或液晶屏顯示真空度值,同時支持4-20mA電流輸出或RS485通信接口,便于與PLC、DCS等控制系統集成。