數顯真空傳感器的工作原理與信號處理技術

來源：杭州富睿捷科技有限公司 2025年07月24日 09:17

　　一、工作原理

　　數顯真空傳感器通過檢測真空環境中壓力變化，將其轉換為可測量的電信號，最終以數字形式顯示真空度值。其核心原理基于物理效應，常見類型包括壓阻式和電容式：

　　壓阻式傳感器：利用半導體材料的壓阻效應，在特定晶面上擴散形成四個等值電阻，組成惠斯登電橋。當壓力變化時，電橋失去平衡，輸出與壓力成正比的電信號，經智能芯片非線性修正和溫度補償后，轉換為線性標準信號。

　　電容式傳感器：由上下兩個腔體構成，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換為電壓或頻率信號，進而推算真空度。

　　二、信號處理技術

　　傳感器輸出的微弱信號需經過多級處理才能轉換為可讀的數字信號，關鍵技術包括：

　　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計，消除橋臂電阻對靈敏度的影響。

　　調制與解調：為提高抗干擾能力，信號常被調制為高頻載波（如調幅波），傳輸后通過包絡檢波或相敏檢波恢復原始信號。

　　A/D轉換：將模擬信號轉換為數字信號，分辨率（如12位）和轉換速度（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系。

　　數顯與輸出：處理后的信號驅動數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）供控制系統使用。

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