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为满足某装置水下航行过程中精确测量水深的要求,需要设计一种传感器进行测量,由于用户特殊要求,该装置只有达到一定水深时供电系统才开始工作,因此要求设计的压力传感器应该是复合压力传感器,分段测量。该传感器包括机械开关和压力传感器两部分,两部分分阶段发挥作用,分别对水压变化情况进行感知,达到精确测量水深的目的。 本论文以顾客需求为设计输入,通过原理分析,总体设计,详细设计,工艺研究和产品测试几个阶段,通过完成传感器研制,验证了传感器设计方案的可行性,工艺过程的可实现性,以及产品性能的可靠性。该传感器按照用户要求,实现了一体化融合设计,通过整合两个独立的传感器,达到了小型化的目的。 设计方案对比过程中,通过对比分析,确定了机械开关的总体结构和压力传感器工作原理,整体设计时考虑了两个传感器的整合,又考虑了合理利用空间,减少空间占用,为此使用了三维软件建模,充分确保整体机构紧凑;在详细设计时,以单晶硅压阻效应理论分析为基础,对弹性膜片的外形尺寸、硅杯深度大小、掩窗开口尺寸,以及电阻条的外形结构、阻值等进行了理论研究和设计;对于工艺加工,主要探讨了各向异性腐蚀工艺,并对整体工艺流程进行了设计。压阻传感器的特性就是对温度敏感,针对这一情况,采取了横流电源和温度补偿法,有效抵消了热零点漂移,从而保证了传感器的精度和稳定性。 压力传感器研制完成后,模拟工作环境制定测试方案,并按照方案进行了测试工作,从而完成了对压力传感器的设计验证。