电容式微型真空传感器在真空绝热板生产中的应用

　　1、引言

　　随着科学技术的发展，建设节约型社会已经成为人们的共识，节能材料开始大量被使用。例如，电冰箱节能措施之一是靠加强绝热，其手段往往是加厚绝热层。对于厚度相同的绝热材料，导热系数越小，隔热效果越好。对于电冰箱节能而言，增加隔热层厚度，无疑会起到节能效果，却加大了电冰箱体积或减少了使用空间。因此，寻找更低导热系数的绝热材料，成为电冰箱隔热节能的最佳途径。

　　近年来，欧洲一些发达国家率先在节能建筑和冷藏设备等生产中使用真空绝热板(Vacuum insulation panel)，以达到节能的目的。真空绝热板是由多层金属、高阻隔薄膜和玻璃纤维芯材、吸气剂构成。通过最大限度提高内部真空度来隔绝热传导，达到保温、节能的目的。VIP真空绝热板是保温材料的升级换代产品，实现了保温材料厚度减半，节能省电一半的效粜。

　　但是，真空绝热板的真空度测量是个难题。由于材料不能开孔，真空腔狭窄，普通的测量方法不能使用。利用微机电技术制作的微型真空规可以有效地解决这一难题。用微型真空规与IC电路集成制作的微型埋入式真空板真空测量元件，装在真空板中，在产品出厂检验时使用，从而保证隔热板产品的真空质量。

　　2、系统组成及原理

　　2.1 电容式微型真空传感器

　　电容式传感器主要是利用硅膜片在压力的作用下产生变形，使得两极板之间的距离发生变化，从而使电容产生变化，以此作为测量的基础。电容式微型真空传感器的结构如图1所示。

　　传感器是由玻璃衬底、下电极、绝缘层、硅膜片(上电极)、上层密封用的玻璃组成，其中下电极溅射在玻璃衬底上，电极上生长一层绝缘层。硅膜则是利用硅片的双面光刻、扩散和各向异性腐蚀技术形成的。该电容式真空传感器有两个腔体，上面的腔体是一个真空腔;下面的腔体是键合形成的，这个腔体不是密封的，腔内气体与外界气体相通。电容器的两平板间的距离可由硅片腐蚀的深度控制，硅膜片与玻璃电极之间的间隙很小，这也是硅电容式传感器灵敏度高的原因。

　　2.2 CVC测试系统电路

　　本系统采用带增量调制器的电容一电压转换器，它能够获得可调节的信号带宽和检测精度。其电路如图2所示。

　　电容一电压转换器把电容值的差(C1-C2)转换成电压形式。然后电压经过相关双采样以消除低频噪声，最后经过增量调制器进行低通滤波后输出。输出信号V′y与电容差(C1-C2)成正比。