Принцип работы датчика давления на основе диффузионного кремния

Thread Content

Датчик давления на основе диффузионного кремния состоит из сенсора и схемы обработки сигналов. Датчик отвечает за преобразование сигналов давления — физических величин, измеряемых на месте работы, — в сигналы напряжения ； Схема обработки сигналов отвечает за преобразование напряженностного сигнала, поступающего от датчика, путем его усиления и обработки, с целью получения стандартного сигнала. Благодаря высокой точности измерений, быстрой динамической отзывчивости, возможности вывода постоянного напряжения, хорошей линейности, широкому диапазону рабочих температур, небольшой массе, компактным размерам и простой конструкции он находит широкое применение в различных отраслях. Датчики давления на основе диффузионного кремния представляют собой кремниевые чувствительные элементы, в которых в качестве основы используется монокристаллический кремний. Благодаря современным технологиям ионной имплантации и микромеханической обработки создаются структуры, содержащие Уитстоновские мосты и другие сложные механические элементы. Измеряемое давление подается на силиконовый чувствительный элемент через разъем для измерения давления, что обеспечивает линейное преобразование приложенного давления в выходной сигнал. Сеть толстослойных резисторов, отрегулированная с помощью лазера, компенсирует температурную зависимость чувствительного элемента. Используя пьезорезистивный эффект кристалла кремния, с помощью современных технологий обработки создаются упругие элементы в определенном направлении. В соответствующих местах на этих элементах с помощью технологии интегральных схем устанавливаются четыре резистора с одинаковыми значениями сопротивления; они соединяются в виде Вибергова моста. Давление измеряемой среды действует непосредственно на мембрану датчика (из нержавеющей стали или керамики), что приводит к небольшому смещению мембраны, пропорциональному давлению среды. Когда давление среды передается через разделительную мембрану из нержавеющей стали и герметичное силиконовое масло, оно воздействует на одну сторону диффузионной кремниевой мембраны, в то время как на другую сторону действует эталонное давление (атмосферное давление или давление в системе герметизации). В результате этого одна сторона мембраны сжимается, а другая — растягивается. Разница давлений приводит к нарушению равновесия в электрическом мостике, в результате чего генерируется сигнал, соответствующий изменению давления. Что касается электрической части, то в устройстве Вибстона используется питание по постоянному току; это делается для того, чтобы выходной сигнал не зависел от температуры. Выходной сигнал бриджа усиливается с помощью дифференциального нормализующего усилителя, затем преобразуется в ток с помощью преобразователя V/I. Этот ток подвергается коррекции с использованием нелинейных корректирующих цепей, в результате чего формируется стандартный сигнал в формате 4–20 ммА/дС, который линейно зависит от изменения давления. Компания Jiangsu Huike Automation Instruments Co., Ltd. предоставляет вам профессиональные рекомендации по выбору продукции, а также надежные изделия. Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете позвонить нам — мы направим к вам квалифицированных специалистов для ответов на ваши вопросы.