0　前言

液位传感器是应用较为普遍的一种感应器。传统式的压测力传感器以机械设备结构性的元器件为主导，以弹性元件的变形标示工作压力，但这类构造规格大、品质轻，不可以给予电力学輸出。伴随着半导体技术的发展趋势，半导体材料液位传感器也应时而生。其优点是体型小、品质轻、精确度高、溫度性能好。尤其是伴随着MEMS技术性的发展趋势，半导体材料感应器朝着小型化发展趋势，并且其功能损耗小、稳定性高。

高溫液位传感器是为了更好地彻底解决在高溫自然环境下对各种各样汽体、液态的工作压力开展精确测量。关键用来精确测量加热炉、管路、高溫反应容器内的工作压力、矿井工作压力和各种各样汽车发动机腔体內的工作压力、高溫成品油液位仪与检验、油气井测压仪等行业。现阶段，科学研究比较多的高溫液位传感器首要有SOS，SOI，SiO2，Poly2Si等半导体材料感应器，也有磁控溅射铝合金塑料薄膜高溫液位传感器、高溫光纤线液位传感器和高溫电容器式液位传感器等。半导体材料电容传感器液位传感器对比压阻式液位传感器其精确度高、溫度稳定性能好、功能损耗小，且只对工作压力比较敏感，对地应力不比较敏感，因而，电容传感器液位传感器在很多行业获得广泛运用。

1　元器件的基本上构成及加工工艺

硅电容传感器液位传感器的光敏电阻器是半导体材料塑料薄膜，它还可以由光伏电池、光伏电池等运用半导体材料制作工艺而成。典型性的电容传感器感应器由左右电级、导体和绝缘体和衬底组成。当塑料薄膜受工作压力的作用时，塑料薄膜会产生一定的形变，因而，左右电级中间的间距产生一定的转变，进而使电容器产生变化。但电容传感器液位传感器的电容器与左右电级中间的间距的相互关系是离散系统关联，因而，要用具备赔偿作用的精确测量电源电路对輸出电容器开展离散系统赔偿。因为高溫液位传感器工作中在高溫自然环境下，赔偿电源电路会遭到工作温度的危害，进而造成很大的偏差。根据实体模型鉴别的高溫液位传感器，恰好是为了更好地防止赔偿电源电路在高溫自然环境下工作中造成很大偏差而制定的，其方案设计是把感应器件与运算放大器分离出来，根据实体模型鉴别来获得测定自然环境的工作压力。高温工作区溫度可以达到350℃。感应器件由铂电阻器和电容传感器液位传感器组成。其MEMS加工工艺以下：

高溫液位传感器由硅脉冲阻尼器、衬底、下电级和电缆护套组成。在其中下电级坐落于厚支撑点的衬底上。电级上蒸镀一层电缆护套。硅脉冲阻尼器则是运用各种各样浸蚀技术性，在一片单晶硅片上从正反两面浸蚀产生的。左右电级的空隙由单晶硅片的腐蚀深度决策。硅脉冲阻尼器和衬底运用键合技术性键合在一起，产生具备一定可靠性的硅脉冲阻尼器电容器液位传感器［2］。因为铂热电阻耐热，且对环境温度比较敏感，采用铂热电阻，既能够当一般电阻器应用，又可以做为温度感应器用于检测被测自然环境的溫度。金属材料铂热电阻和硅脉冲阻尼器的主要参数为：0℃时铂热电阻数值1000Ω;电阻为1.0526316×10-5Ω·cm;相对密度为21440kg/m3;定压比热为132.51J/（kg·K）、融断溫度为1769℃，故铂热电阻可生产加工为总宽为0.02mm;薄厚为0.2μm;总长为3800μm，制做成锯齿形，可在幅度值为10V的阶跃数据信号下正常的工作中。电容传感器液位传感器的左右电级的空隙为3μm、环形平板电脑电容器左右电级的半经为73μm、其电容器数值50pF。实际工艺设计流程图如图所示1所显示。

2　根据识别系统的模式以及模拟仿真

针对一个系统软件，其表达式为

UO（s）=G（s）Ui（s），

在其中　UO（s）和Ui（s）各自为輸出和键入数据信号，当輸出、键入讯号及操作系统的级别已经知道，能够根据电子计算机按一定的规则来鉴别G（s）的建模主要参数，为实体模型鉴别。文中关键论述运用实体模型鉴别的办法来明确处在高溫自然环境下的电容传感器液位传感器的电容器值。

2.1　电源电路实体模型

基本上电源电路是由一个金属材料铂热电阻和一个电阻器式高溫液位传感器组成（如图所示2）。

金属材料铂热电阻对环境温度转变比较敏感，若采用零度时阻值为1000Ω、温度系数为3851×10-6/℃的铂热电阻，其气温变动范畴从-50～350℃时，相对应的电阻器从803.07～2296.73Ω。由电阻器的转变能测得自然环境的溫度。液位传感器在差异工作压力下有不一样的电容器值，因而，在同一溫度下，键入同一交流电流数据信号时，其輸出数据信号不一样。

2.2　系统软件在频域范畴的优化算法

图2电源电路所显示的一阶系统软件的开环传递函数为

式中UO为輸出数据信号；Ui为输进数据信号；R为电阻器；C为电容器；t为時间。

运用MATLAB制作企业单位阶跃响应曲线图如图所示3。

从图3中可看得出，该系统软件平稳、无震动。回应曲线图的切线斜率为：

对式（2）开展转换得

从式（3）得，以lg［1-UO（t）］为纵轴，t为横坐标轴，可得到根据起点平行线，从直线的斜率可求取参量RC的值，已经知道R则可得到C，进而得到工作压力。

2.3　实体模型鉴别

根据以上观念，若已经知道键入、輸出数据信号，可根据拟合曲线及回归分析法得到RC。对式（3）开展线性拟合，在线性拟合历程中，添加一定的随机噪声。若R=1000Ω，电容器C=50pF，则拟合曲线如图所示4所显示。

线性拟合主要参数较大时为5.037×10-8，较大相对偏差为0.78%。当溫度变动时，金属材料铂热电阻值产生变化，在不一样的环境温度下线性拟合的电容器值和环境温度的关联如表1所显示（添加1%的随机噪声）。

1由此可见，线性拟合的电容器偏差低于1%。不难看出，在不一样的时时刻刻测出UO（t），根据拟合曲线得到主要参数RC。再给电源电路加小数据信号直流稳压电源，测到R值，即求取C，根据C值则得知被测自然环境的工作压力。图5为350℃时，不一样的工作压力所相对应的电容器的标准偏差和试验值，从试验数据信息（表2）可获得，在测压仪的环节中，运用实体模型鉴别的方式 ，偏差较小，其测压仪偏差低于2%。

3　结语

根据实体模型识别系统的高溫小型液位传感器电源电路简易、加工工艺成本费较低、体型小、可大批量生产、精确度高。该感应器防止了电阻器式高溫液位传感器的自赔偿电源电路在高溫自然环境下工作中时冷敏感度飘移造成的偏差，也预防了其他电容传感器高溫液位传感器离散系统赔偿电源电路在高溫自然环境下工作中。该感应器合适在各种各样高溫自然环境下精确测量汽体或溶液的工作压力。

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