微型压力传感器:基于MEMS工艺,实现精准测量

2019-08-14
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摘要 微型压力传感器是采用半导体材料和MEMS工艺制造的新型压力传感器,具有精度高、敏捷度高、动态特性好、体积小、耐侵蚀、本钱低等优点。

  什么是微型压力传感器

  微型压力传感器是采用半导体材料和MEMS工艺制造的新型压力传感器,与传统压力传感器比拟,微型压力传感器具有精度高、敏捷度高、动态特性好、体积小、耐侵蚀、本钱低等优点,能实现不同场景下的数据精准测量。

  采用纯单晶硅制造的微型压力传感器不仅稳定性好,还易于与微温度传感器集成,增加温度补偿精度,大幅进步传感器的温度特性和丈量精度。假如将2个微压力传感器集成,又可以实现静压补偿,从而进步压力传感器的静压特性。由此可见,微压力传感用具有很多传统压力传感器不具备的长处,能够很好地满足石化行业对压力传感器的需求。


  微型压力传感器由什么组成?

  微型压力传感器是将力的量值转换为相关电信号的器件,力是引起物质运动变化的直接原因。它能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量,在动力设备、工程机械、各类工作母机和工业自动化系统中,成为不可缺少的核心部件。主要由下面三个部分组成:

        1、力敏元件(即弹性体,常见的材料有铝合金,合金钢和不锈钢)。

  2、转换元件(最为常见的是电阻应变片)。

  3、电路部分(一般有漆包线,pcb板等)。

  微压力传感器应用在哪里?

  1、应用于液压系统

  微压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。当控制阀芯突然移动时,在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。在典型的行走机械和工业液压中,如果设计时没有考虑到这样的极端工况,任何压力传感器很快就会被破坏。需要使用抗冲击的压力传感器,微压力传感器实现抗冲击主要有2种方法,一种是换应变式芯片,另一种方法是外接盘管,一般在液压系统中采用第一种方法,主要是因为安装方便。此外还有一个原因是压力传感器还要承受来自液压泵不间断的压力脉动。

  2.应用于安全控制系统

     微压力传感器在安全控制系统中经常应用,主要针对的领域是空压机自身的安全管理系统。在安全控制领域有很多传感器应用,微压力传感器作为一种非常常见的传感器,在安全控制系统中应用也不足为奇。

  在安全控制领域应用一般从性能方面来考虑,从价格上的考虑,还有从实际操作的安全性方便性来考虑,实际证明选择压力传感器的效果非常好。微压力传感器利用机械设备的加工技术将一些元件以及信号调节器等装置安装在一块很小的芯片上面。所以体积小也是它的优点之一,除此之外,价格便宜也是它的另一大优点。在一定程度上它能够提高系统测试的准确度。在安全控制系统中,通过在出气口的管道设备中安装压力传感器来在一定程度上控制压缩机带来的压力,这算是一定的保护措施,也是非常有效的控制系统。当压缩机正常启动后,如果压力值未达到上限,那么控制器就会打开进气口通过调整来使得设备达到最大功率。

  3.应用于注塑模具

  微压力传感器在注塑模具中有着重要的作用。微压力传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内,它能够测量出塑料在注模、充模、保压和冷却过程中从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。


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枭枭

集成电路设计行业资深记者,传感器专家网专栏编辑。

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