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MEMS压力传感器器件结构紧凑,坚固耐用

在一个不断发展变化的技术环境下,有越来越多的领域,在其中采用传统的压力感测系统已经不能够提供必要的、完全有效的性能,因此产业中有很大的动力去寻找合适的替代技术。那么,为何说微机电系统实施方案是解决下一代压力监测问题的最佳方法。在过去的几年里,MEMS技术在广泛的领域得到越来越多应用.

MEMS传感器

压力感测是目前采用MEMS技术的一个更常见的领域。国际行业分析公司预测,目前全球MEMS压力传感器市场已经达到数十亿,从现在到2018年间仍将继续快速发展,其间的复合年增长率为8.6%。MEMS传感器是基于以下的工作原理,即在有压力存在时,将会导致一个非常敏感的微机械加工的硅膜结构体产生形变。此结构体发生形变的程度直接与流经植入电阻网络的电信号相关,由此可以精确测量作用于传感器上的压力。由于硅材料特殊的弹性性能,膜片的形变是临时性的并且可逆。

传统机电型压力传感器设备的特征是体积较大,并且单价成本较高,因此在空间受限、成本敏感的应用中有很大的局限性。而相应的MEMS器件结构紧凑,坚固耐用,也因此具有更高的可靠性以及相对比较廉价的成本。MEMS传感器的另一个主要优点是,它与普通的CMOS工艺技术兼容,因此传感器元件可以和所需的信号调节电路集成到一个单一的半导体硅片,从而形成单片式压力感测解决方案。传统基于陶瓷或金属基底的传感器不可能把这些功能集成在一起,使其更容易受到电磁干扰,严重影响传感器整体性能。

最后,MEMS压力传感器可以通过包封工作在其他介质中,以便可以进一步提高感测系统的整体稳定性。在传感器需要用来测量液体的压力时,这种设计特别重要。传感器所处的工作介质通过金属膜与MEMS传感单元隔离,MEMS器件与金属膜之间的空隙是由非导电液体填充,这样可以把压力从金属膜传送到MEMS元件。对于普通型压力传感器选型,也要考虑到被测介质的腐蚀性问题,但使用的介质温度可以不予考虑,因为普通型是引压到表内,长期工作时温度是常温,但普通型使用的维护量要比隔离型大。首先是保温问题,气温零下时导压管会结冰,压力传感器无法工作甚至损坏,这就要增加伴热和保温箱等装置。

从经济角度上来讲,选用压力传感器时,只要不是易结晶介质都可以采用普通型压力传感器,而且对于低压易结晶介质也可以加吹扫介质来间接测量(只要工艺允许用吹扫液或气),应用普通型压力传感器就是要求维护人员多进行定时检查,包括各种导压管是否泄漏、吹扫介质是否正常、保温是否良好等,只要维护好,大量使用普通型压力传感器一次性投资会节约很多。维护时要注意硬件维护和软维护相结合。

从选用压力传感器测量范围上来说,一般压力传感器都具有一定的量程可调范围,最好将使用的量程范围设定在它量程的1/4~3/4段,这样精度会有所保证,对于微差压传感器来说更是重要。实践中有些应用场合(液位测量)需要对传感器的测量范围迁移,根据现场安装位置计算出测量范围和迁移量进行迁移,迁移有正迁移和负迁移之分。目前,智能压力传感器已相当普及,它的特点是精度高、可调范围大,而且调整非常方便、稳定性好,选型时应多考虑。


来源:本站   编辑:普通管理员
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