一、工作原理
數(shù)顯真空傳感器通過檢測真空環(huán)境中壓力變化,將其轉(zhuǎn)換為可測量的電信號,最終以數(shù)字形式顯示真空度值。其核心原理基于物理效應(yīng),常見類型包括壓阻式和電容式:
壓阻式傳感器:利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng),在特定晶面上擴散形成四個等值電阻,組成惠斯登電橋。當(dāng)壓力變化時,電橋失去平衡,輸出與壓力成正比的電信號,經(jīng)智能芯片非線性修正和溫度補償后,轉(zhuǎn)換為線性標準信號。
電容式傳感器:由上下兩個腔體構(gòu)成,上方為真空腔,下方與外界氣體相通。硅膜片作為敏感元件,在大氣壓力下向上鼓起,鼓起程度隨真空度變化而改變,導(dǎo)致電容兩極板間距變化,電容值隨之改變。通過測量電路將電容值轉(zhuǎn)換為電壓或頻率信號,進而推算真空度。
二、信號處理技術(shù)
傳感器輸出的微弱信號需經(jīng)過多級處理才能轉(zhuǎn)換為可讀的數(shù)字信號,關(guān)鍵技術(shù)包括:
信號放大:采用差動比例放大器或電橋放大器,抑制共模干擾,提升信號信噪比。例如,電橋放大器通過電源浮地設(shè)計,消除橋臂電阻對靈敏度的影響。
調(diào)制與解調(diào):為提高抗干擾能力,信號常被調(diào)制為高頻載波(如調(diào)幅波),傳輸后通過包絡(luò)檢波或相敏檢波恢復(fù)原始信號。
A/D轉(zhuǎn)換:將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,分辨率(如12位)和轉(zhuǎn)換速度(如毫秒級)直接影響測量精度。
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(guān)系。
數(shù)顯與輸出:處理后的信號驅(qū)動數(shù)碼管或液晶屏顯示真空度值,同時可輸出標準信號(如4-20mA電流)供控制系統(tǒng)使用。