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薄膜电阻应变式压力传感器的研制

引言

压力传感器是一种广泛应用于工业自动化、汽车、医疗设备等领域的传感器，

用于测量气体或液体的压力变化。薄膜电阻应变式压力传感器是一种常见的压力传

感器类型，其通过测量薄膜电阻在受力情况下的变化来实现对压力的测量。本文将

介绍薄膜电阻应变式压力传感器的原理、制造工艺以及性能评估。

原理

薄膜电阻应变式压力传感器基于片状或薄膜状的感应元件，通过将感应元件粘

合到金属、陶瓷或聚合物基座上，实现对压力的测量。当感应元件受到压力作用时，

其形状发生变化，导致电阻值发生变化。通常，感应元件采用电阻应变片（Strain

Gauge）或电阻薄膜（ResistiveFilm）。

电阻应变片是一种由导电材料制成的薄片，当应变作用在片上时，导电材料的

电阻值发生变化。常见的电阻应变片材料有铂、钨、镍合金等。应变片的电阻变化

可以通过电桥电路进行测量，从而得到与压力相关的输出信号。电桥电路常使用满

桥或半桥结构。

电阻薄膜是一种将导电材料以薄膜形式固定在基座上的结构。当感应元件受到

压力作用时，薄膜的形变导致电阻值发生变化。电阻薄膜的制造工艺相对简单，但

其在某些情况下可能受到温度和湿度的影响。

制造工艺

薄膜电阻应变式压力传感器的制造工艺包括感应元件的制备、基座的制备以及

组装工艺。

感应元件的制备通常采用微加工技术，即在硅片上通过光刻、蒸发、刻蚀等工

艺形成感应元件的结构。在电阻应变片的制备中，首先在硅片上生长薄膜，并形成

需要的形状。然后通过光刻工艺，将薄膜进行刻蚀，形成电阻应变片。在电阻薄膜

的制备中，直接在硅片上蒸发导电材料，并通过光刻工艺形成所需的薄膜形状。

基座的制备可以根据需要选择不同的材料，如金属、陶瓷或聚合物。基座的制

备工艺包括切割、抛光等步骤，以形成适合感应元件的支撑结构。

在组装工艺中，首先将感应元件粘合到基座上，然后连接导线和接头。最后，

进行封装，以保护感应元件，并连接输出信号线和电源线。

性能评估

对薄膜电阻应变式压力传感器的性能评估常包括静态性能和动态性能两个方面。

静态性能主要包括灵敏度、线性度、零点漂移等参数的测试和评估。灵敏度是

指传感器输出信号对压力变化的敏感程度。线性度是指传感器输出信号与压力之间

的线性关系。零点漂移是指传感器在稳态工作过程中输出信号的变化情况。这些参

数可以通过专用测试设备，如压力校准仪进行测试。

动态性能主要包括响应时间、频率响应等参数的测试和评估。响应时间是指传

感器从受到压力变化到输出信号达到稳定状态所需的时间。频率响应是指传感器对

压力变化频率的响应能力。这些参数可以通过测试设备，如动态压力测量系统进行

测试。

除了静态性能和动态性能的评估，还需要对传感器的可靠性、稳定性等进行长

时间的测试和监测，以确保传感器在实际应用中的可靠性和稳定性。

结论

薄膜电阻应变式压力传感器是一种常见的压力传感器类型，其原理基于感应元

件在受力情况下的电阻变化。制造过程主要包括感应元件的制备、基座的制备和组

装工艺。性能评估中需要考虑静态性能和动态性能两个方面，包括灵敏度、线性度、

零点漂移、响应时间、频率响应等参数。对传感器的可靠性和稳定性也需要进行长

时间的测试和监测。薄膜电阻应变式压力传感器在工业自动化、汽车、医疗设备等

领域具有广泛应用前景。