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石英晶体谐振式绝对压力会员研制
日期:2014年03月28日  文章点击数:

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    谐振式石英晶体压力会员以其高精度,良好的长期稳定性广泛应用于气压与高度测量、压力自动校准以及精密过程控制等。这种高精度石英晶体压力会员在结构形式上主要有2种形式,一种是厚膜 切变模式,将石英晶体加工成透镜模式,在透镜上制作电极,利用其振动频率与所受压力的变化关系来检测压力的大小,这种会员对透镜和电极的加工工艺要求很高,产品制造难度大,现已逐渐被其 他结构取代;另一种是以石英谐振梁为力敏元件,用波登管或金属膜盒来感受压力,并将压力转换成力作用到谐振梁上,谐振梁的频率随作用压力变化而变化,利用谐振梁的频率变化来检测被测压力的 大小。这种压力会员结构较为复杂,对材料和制造工艺都要求很高,目前,国际上仅有少数几家公司掌握了其关键技术,能够批量提供产品。针对该会员的制造难题,本文提出了研制全石英压力敏 感元件的压力会员,用石英弹性膜片替代复杂的金属弹性元件,降低制作难度,数字压力开关实现会员小型化。

    1会员的结构与工作原理

    石英谐振式压力会员主要由压力敏感元件和激振电路组成。会员的结构如图1所示,包括压力接口、压力敏感元件和壳体等。压力敏感元件是会员的核心,它包括弹性膜片和音叉式力敏谐振器 。当压力作用于弹性膜片时,使膜片产生变形,导致膜片沿直径方向产生拉力或压力,并将该力作用到谐振梁上,谐振梁的频率随作用力变化而变化,利用谐振梁的频率变化来检测被测压力的大小。压 力敏感元件各部均由石英晶体材料制成。石英力敏鸿运鸿运监控谐振器通过光刻和化学腐蚀工艺加工完成,并采用烧结工艺装配到弹性膜片上,然后,在真空条件下,将弹性膜片烧结到已研磨出空腔的基座上,在完 成基座与弹性膜片烧结同时也形成了真空参考力腔,这即符合制作绝压会员的设计要求,又满足了谐振器的真空工作环境需要。

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