Как работят сензорите за налягане на силиций - налягане?

Сензорите за налягане на базата на силиций са крайъгълен камък в съвременната технология за измерване на налягането. Като доставчик на сензор за налягане видях от първа ръка как тези малки чудеса са трансформирали индустриите, от автомобилни в аерокосмическото пространство и от медицински изделия до индустриална автоматизация. Така че, нека се потопим как работят и защо са толкова важни.

Основите на сензора на налягането

Преди да влезем в нита - зърнести сензори за налягане, базирани на силиций, е важно да разберем за какво се намира усещането за налягане. Налягането е силата, приложена за единица площ. Казано по -просто, когато имате течност (или газ, или течност), натискаща се към повърхността, това е налягане. Сензорите за налягане са устройства, които могат да открият тази сила и да я преобразуват в електрически сигнал, който може да бъде измерен и анализиран.

Структурата на сензорите за налягане на силиций

Сензорите за силиций - налягане обикновено се правят с помощта на техники за микрофабрикация. В основата на тези сензори е силициева диафрагма. Тази диафрагма е тънко, гъвкаво парче силиций, което се огъва, когато се прилага налягане към него. Диафрагмата обикновено е част от по -голям силиконов чип, който съдържа и други компоненти като пиезорезисти.

Пиезорезисторите са специални резистори, които променят своята съпротива, когато са деформирани. Те са направени от силиций и са внимателно поставени върху диафрагмата. Когато диафрагмата се огъва поради налягане, пиезорезисторите също се деформират, което от своя страна променя тяхната съпротива.

Как работи процесът на сензор

Нека разбием сензорния процес стъпка по стъпка.

1. Прилагане на налягане: Когато течност (газ или течност) влезе в контакт с диафрагмата на сензора за налягане на силиций, тя упражнява сила върху диафрагмата. Колкото по -високо е налягането, толкова по -голяма е силата.
2. Диафрагмена деформация: Силата от течността причинява огъване на диафрагмата. Това огъване е пропорционално на приложеното налягане. Ако налягането е ниско, диафрагмата ще се огъне малко. Ако налягането е високо, то ще се огъне повече.
3. Отговор на пиезорезистор: Докато диафрагмата се огъва, пиезорезисторите върху нея се опъват или компресират. Тази деформация променя устойчивостта на пиезорезисторите. Например, ако пиезорезистор е разтегнат, неговата съпротива ще се увеличи. Ако е компресиран, съпротивлението ще намалее.
4. Генериране на електрически сигнал: Промяната в съпротивлението на пиезорезисторите се използва за генериране на електрически сигнал. Обикновено пиезорезисторите са част от веригата на моста на пшеничния камък. Мостът на пшеничния камък е верига, която може точно да измери малките промени в съпротивлението. Когато съпротивлението на пиезорезисторите се промени, балансът на моста на пшеничния камък е нарушен и това води до изходно напрежение. Величината на това изходно напрежение е пропорционална на налягането, приложено към диафрагмата.

Видове сензори за налягане на базата на силиций

Има различни видове сензори за налягане, базирани на силиций, всеки подходящ за различни приложения.

Абсолютни сензори за налягане

Тези сензори измерват налягането спрямо перфектния вакуум. Те имат запечатана референтна камера, която е евакуирана, за да създаде вакуум. Измереното налягане се сравнява с тази вакуумна референция. Абсолютните сензори за налягане обикновено се използват в приложения като измерване на надморската височина в прогнозирането на авиацията и времето.

Сензори за налягане на габаритите

Сензорите за налягане на габаритите измерват налягането спрямо атмосферното налягане. Те са отворени за атмосферата от едната страна на диафрагмата, така че референтното налягане е текущото атмосферно налягане. Тези сензори се използват широко в индустриални приложения, като например наблюдение на налягането в тръби и резервоари.

Диференциално сензори за налягане

Сензорите за диференциално налягане измерват разликата в налягането между две точки. Те имат два порта на налягане и диафрагмата реагира на разликата в налягането между тези два порта. Сензорите за диференциално налягане се използват в приложения като измерване на потока, където спадът на налягането през ограничателя на потока може да се използва за изчисляване на дебита.

Предимства на сензорите за налягане на базата на силиций

SILICON - Сензорите за налягане на налягане предлагат няколко предимства пред други видове сензори за налягане.

• Висока чувствителност: Те могат да открият много малки промени в налягането, което ги прави подходящи за приложения, които изискват висока точност.
• Миниатюризация: Благодарение на техниките за микрофабрикация, сензорите за налягане на базата на силиций могат да бъдат направени много малки. Това ги прави идеални за използване в компактни устройства, като носими медицински изделия и смартфони.
• Ниска цена: Масовото производство на силициеви сензори, използващи производствени процеси на полупроводникови, ги направи сравнително евтини. Това ги направи достъпни за широк спектър от приложения.
• Добра линейност: Връзката между приложеното налягане и изходния електрически сигнал обикновено е много линейна. Това опростява калибрирането и обработката на сигнала на сензорите.

Приложения на сензори за налягане на базата на силиций -

Силиконови - сензори за налягане се използват в огромен брой приложения в различни индустрии.

Автомобилна индустрия

В автомобилите тези сензори се използват за различни цели. Например, те се използват в системата за управление на двигателя за измерване на налягането на всмукателния колектор, което помага за оптимизиране на горивната въздушна смес. Те също се използват в системите за наблюдение на налягането в гумите (TPM), за да се гарантира, че гумите са надути до правилното налягане. Можете да намерите някои полезни аксесоари за компресори в автомобили, катоКомпресорен коланиКлапан за безопасност на компресора, които могат да работят в тандем със сензори за налягане в автомобилни системи.

Медицинска индустрия

В медицинското поле сензорите за налягане на базата на силиций се използват в устройства като вентилатори за наблюдение на налягането на въздуха, който се доставя на пациенти. Те също се използват в монитори за кръвно налягане за измерване на налягането на кръвта в артериите.

Индустриална автоматизация

В индустриалните настройки тези сензори се използват за контрол на процесите. Те могат да наблюдават налягането в тръбопроводи, резервоари и друго оборудване, за да гарантират, че процесите работят гладко. Например, в химическо растение сензорите за налягане могат да открият дали има блокиране в тръбопровода чрез наблюдение на спада на налягането. Освен това,Метър от точката на росатаМоже да се използва в индустриални настройки, заедно със сензори за налягане, за да се осигурят оптимални условия в системите за сгъстен въздух.

Предизвикателства и съображения

Докато сензорите за налягане, основани на силиций, са много универсални, има някои предизвикателства и съображения, които трябва да имате предвид.

• Температурни ефекти: Температурата може да окаже значително влияние върху работата на сензорите за налягане на силиций. Промените в температурата могат да доведат до промяна на устойчивостта на пиезорезисторите, дори и без промяна на налягането. За да компенсират това, повечето сензори имат изградени вериги за компенсиране на температурата - IN.
• Защита на свръхналягане: Ако налягането, приложено върху сензора, надвишава номиналния му максимум, то може да повреди диафрагмата и пиезорезисторите. Така че, важно е да има правилни механизми за защита от свръхналягане.

Защо да изберете нашите сензори за налягане

Като доставчик на сензор за налягане, ние се гордеем с предлагането на висококачествени сензори за налягане на силиций. Нашите сензори са проектирани с най -новата технология, за да осигурят точно и надеждно измерване на налягането. Ние предлагаме широк спектър от сензори, включително абсолютни, габаритни и диференциални сензори за налягане, за да отговорим на разнообразните нужди на нашите клиенти.

Нашите сензори също са внимателно калибрирани, за да сведат до минимум грешките и да осигурят постоянна производителност. Ние разбираме предизвикателствата, които идват с използването на сензори за налягане, като температурни ефекти и свръхналягане, и ние сме включили функции за справяне с тези проблеми.

Ако сте на пазара за сензори за налягане, независимо дали става въпрос за автомобилни, медицински или индустриални приложения, бихме искали да си поговорим с вас. Ние можем да ви помогнем да изберете правилния сензор за вашите специфични нужди и да ви предоставим цялата поддръжка, от която се нуждаете, от инсталацията до след - услуга за продажби.

Ако се интересувате от обсъждане на вашите изисквания или имате въпроси относно нашите сензори за налягане, не се колебайте да се свържете. Тук сме, за да ви помогнем да вземете най -доброто решение за вашите нужди за измерване на налягането.

ЛИТЕРАТУРА

• Smith, J. (2018). „Основи на сензорите за налягане“. Elsevier.
• Джоунс, А. (2020). „Силиконов - базиран сензори за налягане на MEMS: дизайн и приложения“. Спрингър.