مزایای سنسورهای فشار تشدید سیلیکونی در مقایسه با انواع دیگر چیست؟

حسگرهای فشار تشدید سیلیکونی در زمینه اندازه‌گیری با دقت بالا به دلیل اصل منحصربه‌فردشان در تبدیل فشار{1}}تبدیل فرکانس و ویژگی‌های مواد مبتنی بر سیلیکون- برجسته می‌شوند. با این حال، در مقایسه با انواع دیگر سنسورها (مانند پیزومقاومت، خازنی، پیزوالکتریک، سیم ارتعاشی و غیره)، مزایای آنها ناشی از تفاوت در اصول فنی و طراحی ساختاری است. مقایسه های خاص به شرح زیر است:

1.مزایای دقت در سطح اصلی

٭ فشار{0}}تبدیل فرکانس با مقاومت در برابر نویز ذاتی: سیگنال‌های دیجیتال (کمیت‌های فرکانس) مستقیماً از طریق تغییرات فرکانس ساختار تشدید سیلیکون، اجتناب از خطاهای تبدیل آنالوگ به-دیجیتال، نویز تقویت سیگنال، و تلفات سیگنال‌های ولتاژی طولانی یا انتقال سیگنال سنتی (تغییر ظرفیت) حسگرها. سیگنال فرکانس دارای مقاومت تداخل الکترومغناطیسی بسیار قوی است (مانند مقاومت در برابر تداخل فرکانس رادیویی 100 ولت بر متر)، و دقت می تواند به 0.01٪ FS برسد (در حالی که سنسورهای پیزورزیستیو معمولاً دارای دقت 0.1٪ FS تا 0.5٪ FS هستند).

خطی بودن و تکرارپذیری عالی: خطی بودن پاسخ تنش{0}}ساختار تشدید کننده سیلیکونی بزرگتر از 0.9999 است و خطای غیرخطی کمتر از 0.01% FS است که بسیار برتر از حسگرهای خازنی (با خطای غیرخطی تقریباً 0.1% نسبت به سنسورهای 4. غیر خطی بودن صحیح).

2.پایداری مصالح و سازه

٭ ویژگی‌های دمایی مواد مبتنی بر سیلیکون: ضریب انبساط حرارتی سیلیکون بسیار کم است (2.6×10⁻6/ درجه) و مدول الاستیک کمی با دما تغییر می‌کند (تغییر در محدوده -50 درجه تا +125 درجه کمتر از 5٪ است). با طراحی رزوناتورهای دوگانه متقارن (تعادل دیفرانسیل دما)، حساسیت دما را می توان به 1×10-6/ درجه کاهش داد، که امکان جبران با دقت بالا را بدون نیاز به سنسورهای دمایی اضافی فراهم می کند (دریفت دما سنسورهای پیزومقاومتی معمولاً بیشتر از 100×10/ درجه است).

٭ حالت جامد بدون قطعات متحرک: ساختار پرتو/دیافراگم تشدید یکپارچه ساخته شده با فناوری MEMS هیچ مشکلی در تماس مکانیکی یا پیری آب‌بندها ندارد. نرخ رانش سالانه کمتر از 0.01% FS است (رانش سالانه حسگرهای سیم ارتعاشی حدود 0.05% FS است و حسگرهای خازنی حتی بیشتر است)، که آن را برای نظارت پایدار طولانی مدت مناسب می‌سازد (به عنوان مثال، سیستم داده‌های جوی هوانوردی باید برای چندین دهه به طور قابل اعتماد کار کند).

3.خروجی دیجیتال و ویژگی های هوشمند

خروجی سیگنال دیجیتال مستقیم: سیگنال فرکانس را می توان مستقیماً توسط ریزپردازنده بدون نیاز به مدارهای تهویه کننده سیگنال پیچیده جمع آوری کرد، طراحی سیستم را ساده می کند و خطر ورود نویز را کاهش می دهد (در مقابل، سنسورهای پیزومقاومتی نیاز به سازگاری با مدارهای ADC دارند و در برابر نویز منبع تغذیه آسیب پذیر هستند).

٭ قابلیت کالیبراسیون-خود روی تراشه-:-در MCU یا ASIC داخلی می‌تواند به قدرت-بررسی خودکار و کالیبراسیون دوره‌ای خود{{5} (مانند مقایسه با فرکانس مرجع کوارتز)، تصحیح خودکار-طولانی{6} برای سنسور کالیبراسیون خارج از خط بدون نیاز به کالیبراسیون طولانی مدت برسد.

4.پاسخ پویا و وضوح

٭ مقدار Q بالا و وضوح بالا: بسته‌بندی خلاء (فشار اتمسفر < 10-3Pa) به تشدید کننده ضریب کیفیت Q> 10000 می‌دهد و وضوح فشار می‌تواند به 0.001hPa (0.1Pa) برسد که برای اندازه‌گیری تغییرات فشار کوچک (مانند تشخیص ارتفاع بیش از حد عمودی حسگر نسبت به جو) مناسب است. 1hPa) و حسگرهای خازنی (با وضوح 0.1hPa).

٭ محدوده دینامیکی گسترده: از طریق طراحی ساختاری، می‌تواند محدوده از فشار میکرو (0~1kPa) تا فشار متوسط-فشار بالا (0~10MPa) را پوشش دهد و دقت بالایی را در محدوده کامل حفظ کند (برای سنسورهای سنتی، هرچه دامنه وسیع‌تر باشد، کاهش دقت آشکارتر است).

مزایای اصلی سنسورهای فشار تشدید سیلیکونی در "دقت بالا، پایداری بالا و ویژگی های دیجیتال" نهفته است. از نظر فنی، اصل این است که خطای اندازه‌گیری فشار را از «خطاهای زنجیره سیگنال آنالوگ چند پیوندی» به «خطاهای اندازه‌گیری تک فرکانس» از طریق «ساختار تشدید مبتنی بر سیلیکون + فشار{4}}تبدیل فرکانس{4}»، و دستیابی به سرکوب خطا از طریق بهینه‌سازی مواد و ساختارهای کامل، کاهش خطا به دست آوریم.