压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量轻，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。

高温压力传感器是为了解决在高温环境下对各种气体、液体的压力进行测量。主要用于测量锅炉、管道、高温反应容器内的压力、井下压力和各种发动机腔体内的压力、高温油品液位与检测、油井测压等领域。目前，研究比较多的高温压力传感器主要有SOS，SOI，SiO2，Poly2Si等半导体传感器，还有溅射合金薄膜高温压力传感器、高温光纤压力传感器和高温电容式压力传感器等。半导体电容式压力传感器相比压阻式压力传感器其灵敏度高、温度稳定性好、功耗小，且只对压力敏感，对应力不敏感，因此，电容式压力传感器在许多领域得到广泛应用。

1 器件的基本组成及制作工艺

硅电容式压力传感器的敏感元件是半导体薄膜，它可以由单晶硅、多晶硅等利用半导体工艺制作而成。典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。由于高温压力传感器工作在高温环境下，补偿电路会受到环境温度的影响，从而产生较大的误差。基于模型识别的高温压力传感器，正是为了避免补偿电路在高温环境下工作产生较大误差而设计的，其设计方案是把传感器件与放大电路分离，通过模型识别来得到所测环境的压力。高温工作区温度可达350℃。传感器件由铂电阻和电容式压力传感器构成。其MEMS工艺如下：

高温压力传感器由硅膜片、衬底、下电极和绝缘层构成。其中下电极位于厚支撑的衬底上。电极上蒸镀一层绝缘层。硅膜片则是利用各向异性腐蚀技术，在一片硅片上从正反面腐蚀形成的。上下电极的间隙由硅片的腐蚀深度决定。硅膜片和衬底利用键合技术键合在一起，形成具有一定稳定性的硅膜片电容压力传感器［2］。由于铂电阻耐高温，且对温度敏感，选用铂电阻，既可以当普通电阻使用，又可以作为温度传感器用以探测被测环境的温度。金属铂电阻和硅膜片的参数为：0℃时铂电阻值为1000Ω;电阻率为1.0526316×10-5Ω·cm;密度为21440kg/m3;比热为132.51J/（kg·K）、熔断温度为1769℃，故铂电阻可加工为宽度为0.02mm;厚度为0.2μm;总长度为3800μm，制作成锯齿状，可在幅值为10V的阶跃信号下正常工作。电容式压力传感器的上下电极的间隙为3μm、圆形平板电容上下电极的半径为73μm、其电容值为50pF。具体工艺流程图如图1所示。

2 基于识别技术的模型及其仿真

对于一个系统，其方程式为

UO（s）=G（s）Ui（s），

其中 UO（s）和Ui（s）分别为输出和输入信号，当输出、输入信号及系统的阶数已知，可以通过计算机按一定的准则来识别G（s）的模型参数，为模型识别。本文主要阐述应用模型识别的方法来确定处于高温环境下的电容式压力传感器的电容值。

2.1 电路模型

基本电路是由一个金属铂电阻和一个电阻式高温压力传感器构成（如图2）。

金属铂电阻对温度变化敏感，若选用零度时电阻值为1000Ω、温度系数为3851×10-6/℃的铂电阻，其温度变化范围从-50～350℃时，相应的电阻从803.07～2296.73Ω。由电阻的变化可测得环境的温度。压力传感器在不同压力下有不同的电容值，因此，在同一温度下，输入同一交流电压信号时，其输出信号不同。

2.2 系统在时域范围的算法

图2电路所示的一阶系统的传递函数为

式中UO为输出信号；Ui为输入信号；R为电阻；C为电容；t为时间。

利用MATLAB绘制单位阶跃响应曲线如图3。

从图3中可看出，该系统稳定、无振动。响应曲线的斜率为：

对式（2）进行变换得

从式（3）得，以lg［1-UO（t）］为纵坐标，t为横坐标，可得出通过原点直线，从直线的斜率可求得常数RC的值，已知R则可得出C，从而得出压力。

2.3 模型识别

基于上述思想，若已知输入、输出信号，可通过曲线拟合及线性回归法得出RC。对式（3）进行拟合，在拟合过程中，加入一定的白噪声。若R=1000Ω，电容C=50pF，则拟合曲线如图4所示。

拟合参数最大时为5.037×10-8，最大相对误差为0.78%。当温度变化时，金属铂电阻值发生变化，在不同的温度下拟合的电容值和温度的关系如表1所示（加入1%的白噪声）。

1可见，拟合的电容误差小于1%。由此可见，在不同的时刻测得UO（t），通过曲线拟合得出参数RC。再给电路加小信号直流电源，测出R值，即求得C，通过C值则可知被测环境的压力。图5为350℃时，不同的压力所对应的电容的理论值和实验值，从实验数据（表2）可得，在测压的过程中，利用模型识别的方法，误差较小，其测压误差小于2%。

3 结束语

基于模型识别技术的高温微型压力传感器电路简单、工艺成本较低、体积小、可批量生产、准确度高。该传感器避免了电阻式高温压力传感器的自补偿电路在高温环境下工作时热灵敏度漂移引起的误差，也避免了其它电容式高温压力传感器非线性补偿电路在高温环境下工作。该传感器适合在各种高温环境下测量气体或液体的压力。

微型压力传感器的技术参数和特点长沙钛合电子：微型压力传感器/小尺寸压力传感器/小型压力传感器该类小尺寸微型传感器输出的信号一般都是模拟信号，可与何种数据采集设备匹配使用，如：显示表一般的模拟量信号的，可兼容各种数据采集设备，如数显表，记录仪，PLC,DCS,有的还支持RS485通讯，可以连接到电脑上。2021-11-02 13:47:10200微型称重传感器/拉压力传感器的简单介绍微型称重传感器、拉压力传感器采用微小型精密设计，钢制一体化结构，具有防护性能高的特点，主要是针对一些空间受限的场合应用使用，可定做直径Φ8~Φ15，高度3-10mm不同尺寸传感器，可测量拉力、压力、拉压力，可配套显示变送器与测控系统连接使用。2021-09-24 15:10:19411PPM系列高温型压力传感器/变送器CSPPM钛合电子高温型压力传感器变送器部分汇总集 PPM-S312A油井高温压力传感器/变送器 特点：外形尺寸小 精度高 性能稳定可靠 耐高低温 超长抗压力疲劳 寿命长 量程：0~10MPa2021-08-17 14:15:46164压力传感器的分类及工作原理。   压力传感器的分类 压力传感器的类型非常多，主要有应变式压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器等。     压力传感器工作原理         应变片压力传感器原理 电阻应变2021-07-29 14:58:289762电阻应变式压力传感器工作原理应变式压力传感器又名电阻应变片压力传感器，利用弹性敏感元件和应变计，将被测压力转换为压力传感器的过程。压力传感器是工业实践中最为常见的传感器，广泛的应用于各种工业自控中。 应变式压力传感器工作原理2021-08-10 15:36:433652压电式压力传感器的工作原理。   压力传感器的分类 压力传感器的类型非常多，主要有应变式压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器等。     压力传感器工作原理         应变片压力传感器原理 电阻应变2021-08-06 14:30:222354压力传感器的分类 压力传感器十大品牌飞外压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。 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16:17:02347基于高可靠性的压力传感器设计压力传感器广泛应用于各种现代工业生产中，对于在机车、冶金、石油化工、动力机械、航空航天等工程领域应用的传感器来讲，研究高可靠性及耐高温的压力传感器具有重要的实际意义。例如航空发动机进出口油压测量2018-02-09 11:45:132详细解析压力传感器分类及应用压力传感器是将压力转换为电信号输出的传感器。在讲述压力传感器的同时，我们必须导出压力变送器的概念。通常传感器由两部分组成，即分别是敏感元件和转换元件。其中敏感元件是指传感器中能够2018-02-05 09:27:1713203波纹膜片对高温压力传感器性能影响高温压力传感器是应用在高温环境下对压力介质进行有效测量的传感器，如应用于石油勘探的高温压力测量；各种汽车、飞机发动机腔体内的高温压力测量等。目前，高温压力传感器的种类繁多，包括SOI单晶硅、SIC2018-02-02 17:36:431压力传感器的主要作用及原理压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。2018-01-22 17:00:2811435压力传感器测试方法_压力传感器的测量原理_压力传感器种类本文开始介绍了什么是压力传感器、压力传感器种类与工作原理，其次介绍了压力传感器测试方法及原理与压力传感器接线方法，最后介绍了压力传感器的六大应用领域。2018-01-22 10:49:1724804常用压力传感器型号有哪些_压力传感器型号大全压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。2018-01-21 11:27:1536242基于模型识别技术的高温微型压力传感器[图]摘要： 高温压力传感器应用在很多领域，由于高温将使放大电路工作失效，因而采用将放大电路与传感器件分离的设计方案是解决高温测量的方法之一。介绍一种将放大电路与传感器件分离的基于模型识别技术的微型电容式2020-09-25 06:02:01101压力传感器的原理及其应用电路设计[图]摘要： 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11:41:1446942基于非共烧技术的高温压力传感器设计_戴萧嫣基于非共烧技术的高温压力传感器设计_戴萧嫣2017-03-19 17:19:180揭秘压力传感器的工作原理及趋势压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。并且在不同环境下，需要使用不同类型的压力传感器，以避免误差。2017-01-03 13:57:225148压力传感器电路压力传感器特点及电流应用2016-11-10 17:09:2937MEMS压力传感器原理及应用详解目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机电传感器。2016-10-27 11:56:3716530怎么检测压力传感器？压力传感器是一种常用的压力仪表，在多个行业中都有一定的应用。用户在使用压力传感器的时候确定如何检测压力传感器显得十分重要，检测压力传感器根据目的不同，检测的项目也不一样，当然检测的方法也就会有区别。2016-05-31 15:04:262073压力传感器的原理及其应用电路设计详细介绍了压力传感器的原理和应用分类，列举了汽车压力传感器在轮胎气压监测方面的应用及具体的电路设计，把轮胎气压转换为电压，通过电压值的大小间接地测量气压值的大小。2012-02-28 10:27:2417509应变式压力传感器应用电路电阻应变式传感器在实际工程中应用较广。本文重点介绍了电阻应变片,应变式压力传感器的工作原理以及相关应用电路。2012-02-10 15:10:41276汽车压力传感器电路设计详细介绍了汽车压力传感器的原理和应用分类，列举了汽车压力传感器电路设计及在轮胎气压监测方面的应用。2011-12-23 16:54:112232高温熔体压力传感器第一支高温熔体压力传感器； 第一支超高温熔体压力传感变送器； 第一支专利高温熔体压力传感器； 第一台专利高温熔体压力表； 第一支高温熔体压力变送器； 第一家与国际著名挤出业龙头2011-10-07 15:03:38474基于CAV424的电容式压力传感器测量电路设计硅电容压力传感器是利用硅基材料， 应用电容原理， 采用MEMS 工艺制作的一类新型压力传感器。2011-09-23 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10:12:1416压力传感器及误差补偿介绍了压力传感器、变送器、智能压力传感器，对压力传感器的零点漂移、压力灵敏度、非线性误差进行补偿。设计了压力变送器、温度变送器、A/D 转换器和单片机电路。较好地补2009-06-25 11:04:2085电容应变式压力传感器原理及检测电路设计电容应变式压力传感器原理及检测电路设计:论述了电容应变式压力传感器的原理,给出了一种电容应变式压力传感器的电路,并分析了压力大小与电路输出电压之间的关系。关键2009-06-02 17:39:3677压阻式微压力传感器的设计及制作摘要：微压力传感器是微机电领域最早开始研究并且实用化的微器件之一，它结构简单、用途广。基于压阻效应、惠斯顿电桥等相关知识设计了一种压阻式微压力传感器。为增2008-10-15 18:04:4469压力传感器应用电路压力传感器应用电路2008-10-15 15:46:49978压力传感器工作原理压力传感器工作原理     压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智2008-01-07 10:15:5618711压力传感器压电传感器 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 2006-04-18 22:08:55637