论陶瓷电容压力传感器优势

作者：南京宏沐科技（德国HELM汉姆）合资公司  工程师  陈胜墩

一、陶瓷是一种的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动、导热性好的材料，所以陶瓷电容压力传感器就天生有了如下优势：

1、  抗腐蚀性，（用于测量腐蚀性介质，如海水的高度测量，硫酸，硝酸，化学液体气体的压力测量等）

2、  抗振动性，1.5~4.2g的自由扫描振动误差不过0.2%FS(可用于高铁，坦克机车)

3、  抗冲击性，40g 误差不过0.2%FS

4、  温度范围宽-40℃～125℃,全温区误差不过0.2%FS

5、信号输出大，内部有线性和温度补偿，综合精度高且稳定性好

6、抗过载能力强，过压可达量程的数十倍且能耐真空

7、纯净的陶瓷基体无中介液不会产生工艺污染，适用于食品、医药行业

二、陶瓷电容压力传感器与扩散硅压力传感器比较优缺点：

1、  扩散硅是感压桥路阻值发生变化，陶瓷电容是感压极板电容发生变化，这一点隔膜扩散硅小量程是35KPa,输出80mV，陶瓷电容小量程是5KPa且输出4.5V ,所以陶瓷电容在小量程测液体，腐蚀性介质，有杂质气体，正负压气液混合介质场合优势明显，表现在精度高，稳定性好，易清洗，耐腐蚀，有正负表压量程，如±2.5KPa; ±5KPa。

2、  扩散硅压力传感器由于充了硅油，须然做了一定的温度补偿，但远不如陶瓷电容压力传感器陶瓷膜片的先天优势，陶瓷压力传感器温度范围可宽至-40℃～125℃,全温区误差不过0.2%FS，且在扩散硅压力传感器补偿温度范围-10℃～50℃内可做到几乎不漂。

3、  扩散硅压力传感器在抗冲击性和负压场合不如陶瓷电容压力传感器，陶瓷是一种高弹性的材料，扩散硅用的是波纹不锈钢膜片，很薄且内部充了硅油导液。

4、  介质兼容性方面，扩散硅压力传感器不能测强腐蚀性，有颗粒物介质，不能测高粘稠介质，不能测食品，医药行业内的要求洁净度高的介质，陶瓷电容压力传感器能解决以上所以问题。

5、  陶瓷电容压力传感器配合特制的聚四氟垫圈和抗腐蚀外壳材料如聚四氟，聚三氟，坦，蒙乃尔，可以测所有强腐蚀性介质。

6、  陶瓷电容小量程过压（可百倍），大量程过压（可几十倍）方面都优于扩散硅压力传感器，主要是由于陶瓷本身就是高弹性材料，再加上过压后陶瓷膜片就贴到后部极板，压力撤掉后又恢复。

7、  陶瓷电容压力传感器膜片尺寸有二种分别为Φ32mm和Φ19.9mm，可以多种选择，扩散硅压力传感器膜片只有Φ19mm一种。

8、  南京宏沐科技（德国汉姆HELM）陶瓷电容压力传感器2017年推出新品，传感器直接24位数字输出，SPI接口，膜片直径同时也有32mm，19mm二款规格。

 陶瓷电容压力传感器

项目概述

为了助力“制造2025”与德国“工业4.0”深度对接，德国HELM（汉姆）基于在多年的快速发展，现决定于2016年起由南京宏沐科技有限公司（汉姆合资公司），代理销售德国高精尖OEM陶瓷电容压力传感器及相关配套组件；承接设备配套类的压力传感器及变送器深度定制业务。

产品概述

UC2/UCS2/USC30/USC70 压力传感器是采用陶瓷材料经特殊工艺精制而成的干式陶瓷电容压力传感器，陶瓷是一种的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性可以使它的工作温度范围高达-40～125℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。其大特点是：量程可以小到500Pa，抗过载能力高可达量程的200倍，解决了其它类型传感器没有小量程及在小量程时过载能力差，介质兼容性差的缺点，它除具有一般传感器的量程外，其具特色的是它的正负表压功能，如：±2.5kPa，±10kPa等。UC2/UCS2/USC30/USC70陶瓷传感器由于没有液体的传递作用，无任何填充液，不会产生工艺污染，因此在食品、医药等行业有着广泛的应用，加之是干式陶瓷膜片，故不受安装方向影响，以其作为敏感元件生产的压力变送器被广泛地应用在各种测量压力的场合。UC2/UCS2/USC30/USC70干式陶瓷电容厚膜压力传感器的高输出，广量程，特别适合制造高性能的工业控制用压力变送器。大圆形膜片表面平整、易安装，是欧美E+H、ABB、Honeywell  Emerson VEGA等公司压力变送器生产传感器。

USC30/USC70为德国公司新品，既有成比例或模拟量输出信号又有数字式接口UART或SPI，压力测量24 位，同时兼有温度测量（可选）16 位。测量频率1.25～80ms，功耗低至2.5～10mW

产品特点

◇ 坚固的陶瓷电容敏感膜片，99.99%高纯度陶瓷，抗腐蚀、抗磨损性能

◇ 信号输出大，内部有线性和温度补偿，综合精度高且稳定性好

◇ 抗过载和抗冲击能力强，过压可达量程的数十倍且能耐真空

◇ 宽的工作温度范围且温度漂移小

◇ 压力范围大，从微压0.5kPa到7MPa，有表压，正负复合压，绝压可选

◇ 纯净的陶瓷基体无中介液不会产生工艺污染，适用于食品、医药行业

◇ 抗干扰能力强，防水、防尘、防震、防爆、防腐

◇ 通过金属喷涂后的传感器基座有效的提升了电磁兼容性（EMC），并降低了安装灵敏度

◇ 的长期稳定性

◇ 响应迅速,无迟滞

◇ 量程迁移比达10:1

◇ USC30/USC70有数字式输出可进行无源

工作原理

抗腐蚀的干式陶瓷电容压力传感器没有液体的传递，过程压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，衬底的电极与膜片电极的电容量与压力大小变化成比例，使膜片产生0.03mm的位移，电容的变化值经激光微调，传感器信号调理电路ASIC放大输出高达4500mV的直流电压，内置的温度传感器不断测量介质的温度并进行温度补偿。过载时，膜片贴到陶瓷衬底上而不会损坏。当压力恢复到正常时，其性能不受任何影响。解决了低量程过载能力差的缺点，是扩散硅传感器的升级换代产品。标准化的高输出具有极强的抗干扰能力，配线路板可进行大的量程迁移（10:1）。传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，自带温度补偿-20～80℃，并可以和绝大多数介质直接接触。                              

性能参数

外形、安装结构及信号接线图如下

量程表