一、工作原理
数显真空传感器通过检测真空环境中压力变化,将其转换为可测量的电信号,最终以数字形式显示真空度值。其核心原理基于物理效应,常见类型包括压阻式和电容式:
压阻式传感器:利用半导体材料的压阻效应,在特定晶面上扩散形成四个等值电阻,组成惠斯登电桥。当压力变化时,电桥失去平衡,输出与压力成正比的电信号,经智能芯片非线性修正和温度补偿后,转换为线性标准信号。
电容式传感器:由上下两个腔体构成,上方为真空腔,下方与外界气体相通。硅膜片作为敏感元件,在大气压力下向上鼓起,鼓起程度随真空度变化而改变,导致电容两极板间距变化,电容值随之改变。通过测量电路将电容值转换为电压或频率信号,进而推算真空度。
二、信号处理技术
传感器输出的微弱信号需经过多级处理才能转换为可读的数字信号,关键技术包括:
信号放大:采用差动比例放大器或电桥放大器,抑制共模干扰,提升信号信噪比。例如,电桥放大器通过电源浮地设计,消除桥臂电阻对灵敏度的影响。
调制与解调:为提高抗干扰能力,信号常被调制为高频载波(如调幅波),传输后通过包络检波或相敏检波恢复原始信号。
A/D转换:将模拟信号转换为数字信号,分辨率(如12位)和转换速度(如毫秒级)直接影响测量精度。
非线性校正:通过软件算法(如查表法、插值法)补偿传感器特性曲线的非线性,确保输出与真空度呈线性关系。
数显与输出:处理后的信号驱动数码管或液晶屏显示真空度值,同时可输出标准信号(如4-20mA电流)供控制系统使用。