Часто
Задаваемые
Вопросы
Пьезорезистивное давление датчик формируется за счет использования пьезорезистивного эффекта монокристаллического кремния.
Монокристаллический кремниевый чип используется в качестве упругого элемента, а технология интегральных схем используется в монокристаллической кремниевой диафрагме. Диффузия группы резисторов одинакового номинала в определенном направлении монокристаллического кремния. Соедините резисторы мостом. Пластина монокристаллического кремния помещается в полость датчика.
При изменении давления монокристалл кремния деформируется. Сопротивление деформации, непосредственно распространяющееся на него, вызывает изменение, пропорциональное измеряемому давлению. Затем соответствующий выходной сигнал напряжения получается по мостовой схеме.
Когда датчик находится в среде под давлением, давление среды действует на гофрированную диафрагму. Силиконовое масло в нем находится под давлением.
Силиконовое масло воспринимает давление диафрагмы на полупроводниковый сердечник. После нажатия значение его сопротивления изменяется, и сигнал сопротивления выводится через провод.
Корпус сильфонной диафрагмы из нержавеющей стали воспринимает давление и защищает сердечник. Таким образом, пьезорезистивные датчики давления могут воспринимать сигналы давления в агрессивных средах.
Пьезорезистивный датчик давления обычно подключается к мосту Уитстона через провода.
Обычно чувствительное ядро не испытывает внешнего давления, и мост находится в сбалансированном состоянии (так называемом нулевом положении). Когда сопротивление чипа изменится после нажатия датчика, мост потеряет баланс.
Если к мосту добавлен источник постоянного тока или напряжения, мост будет выдавать сигнал напряжения, соответствующий давлению. Таким образом, изменение сопротивления датчика преобразуется в сигнал давления, выдаваемый через мост.
Присутствующий в большинстве датчиков давления метод изготовления интегральных схем используется для формирования четырех полос сопротивления с одинаковыми значениями сопротивления и соединения их с образованием моста Уитстона.
Мост Уитстона использует источник питания постоянного тока, поэтому температура на выходе моста не влияет, а мост Уитстона обнаруживает изменение значения сопротивления. После усиления выходным усилителем. После преобразования напряжения и тока оно преобразуется в соответствующий токовый сигнал.
Текущий сигнал компенсируется нелинейным контуром коррекции. То есть генерируется стандартный выходной сигнал 4–20 мА, в котором входное напряжение имеет соответствующую линейную зависимость.
Применение пьезорезистивных датчиков давления:
- Система испытания авиационных двигателей;
- Гидравлическая, морская, дизельная промышленность;
- Медицина, биохимия, системы обнаружения ферментации;
- Автоматическая система контроля и обнаружения;
Большинство датчиков давления, установленных в настоящее время на местах, основаны на технологии MEMS и используют пьезорезистивные или емкостные принципы измерения.
Принцип измерения емкостной сенсорной технологии:
Для эффективной работы емкостных датчиков давления необходимы две параллельные и электрически изолированные проводящие пластины. Нижняя пластина фиксирована, а верхняя чувствительна к изменениям давления. При приложении давления верхняя пластина (или мембрана) изгибается и приобретает емкость Δ. Это изменение емкости затем преобразуется в электрический сигнал, который может считываться и регулироваться ASIC или микроконтроллером.
Техническое сравнение пьезорезистивных и емкостных датчиков:
Емкостные датчики давления имеют множество преимуществ перед пьезорезистивными датчиками. Хотя для них могут потребоваться более сложные схемы формирования сигнала и алгоритмы калибровки. Но они имеют более высокую точность и меньший диапазон общей погрешности.
Кроме того, емкостные датчики давления имеют низкое энергопотребление. Потому что по своей природе постоянный ток через чувствительный элемент не протекает. Таким образом, можно спроектировать и реализовать сенсорные системы с очень низким энергопотреблением. От внешнего считывателя требуется лишь небольшое смещение схемы. что делает его идеальным для дистанционного или имплантируемого медицинского применения.
