حلول لمستشعرات ضغط السيارات

أنواع وخصائص أجهزة استشعار الضغط

تشمل أنواع مستشعرات الضغط طبقة تخرق ، مقاومة السيليكون ، مقاييس الشد ، الياقوت ، الانصهار الدقيق للزجاج ، مقاومة السيراميك ، سعة ضغط السيراميك ، إلخ. الإنتاج الضخم المحلي هو أساسا السيليكون piezoresistance ، السيراميك piezoresistance ، الزجاج المجهري وسعة الضغط السيراميك ، خصائص هذه الأنواع من أجهزة الاستشعار هي المقدمة أدناه:

1. piezoresistance السيليكون

ليفوباستخدام تأثير piezoresistive ومرونة جيدة لمواد أشباه الموصلات ، تم تطوير مستشعر السيليكون piezoresistive من خلال تكنولوجيا الدوائر المتكاملة وتكنولوجيا معالجة MEMS. في الوقت الحالي ، يمكن أن يكون الحجم الأدنى لمقاومة السيليكون داخل * من ، حيث يمكن قطع حوالي 8 بوصة على رقاقة wafer ، أجهزة استشعار الضغط. يتميز مستشعر السيليكون piezoresistive ، كنوع من المستشعرات الدقيقة ، بمزايا الحجم الصغير ، والإخراج العالي ، والتكلفة المنخفضة ، والقدرة الزائدة القوية ، والقدرة القوية المضادة للتداخل ، وحساسية إخراج الإشارة العالية. نظرًا لأن الحزمة التقليدية تعتمد عمومًا بنية ضغط إيجابية ، يمكنها عمومًا قياس بعض الوسائط النقية وغير القابلة للتآكل فقط ، ويكون انحراف درجة الحرارة كبيرًا نسبيًا ، ويمكن أن يصل انحراف درجة الحرارة الكامل النطاق إلى F.S/℃.

في الوقت الحاضر ، هناك نوعان من هياكل التغليف الشائعة الاستخدام لنوى الضغط السيليكوني: غير معزولة ومعزولة. يتم تغليف النوع غير المعزول بشكل عام في غلاف بلاستيكي ، ويتم حماية سطح رقاقة السيليكون بواسطة هلام السيليكون. هذا الهيكل أكثر ملاءمة لضغط السحب المنوع للسيارات ، وقياس ضغط الإطارات والضغط الجوي له مزايا واضحة في المدى والتكلفة. يمكن استخدامه أيضًا لقياس ضغط زيت المحرك والماء وغاز العادم بعد التغليف بغراء خاص ، ولكن من الصعب حل مشكلة عمر الخدمة. تستخدم عبوات العزل بشكل عام طريقة ملء الزيت الداخلية للحاجز المعدني. يمكن استخدام طريقة التعبئة هذه للوسائط المسببة للتآكل أو الملوثة مثل زيت المحرك ، والمبرد ، والوقود ، وغاز العادم ، وما إلى ذلك ، ولكن بسبب عملية ملء الزيت المعقدة ، تكون تكلفة الإنتاج مرتفعة ، مقارنة بأنواع أخرى من أجهزة الاستشعار ، فإن نسبة السعر/الأداء ليست واضحة.

بالإضافة إلى طريقتي التعبئة والتغليف أعلاه ، المحليةالشركة المصنعة لمستشعر الضغطتقوم حاليًا بتطوير هيكل تغليف مقلوب. يتصل هذا الهيكل مباشرة بالعزل الكهربائي من الجزء الخلفي من رقاقة السيليكون ، والتي يمكن أن تتجنب خطر تآكل وتلوث الدائرة على سطح رقاقة السيليكون. بمجرد أن تصبح عملية التعبئة المقلوبة ناضجة ، سيكون مستشعر السيليكون piezoresistive مناسبًا لمزيد من التطبيقات.

الشكل 1-1 قلب ضغط السيليكون المنتشر

2. السيراميك بيزوريسيستانسي

تستخدم تقنية مقاومة السيراميك عملية طباعة غشاء سميك لطباعة جسر حجر قماشي على سطح هيكل السيراميك ، وتستخدم تأثير المتوسع لتحويل إشارة الضغط للوسط إلى إشارة جهد. السيراميك هو مادة معترف بها مع مرونة عالية ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة الصدمات والاهتزاز.

إن الثبات الحراري للسيراميك ومقاومته للطبقات السميكة يمكن أن يجعل نطاق درجة حرارة التشغيل يصل إلى-40 إلى ℃ ، والعزل الكهربائي هو 2 كيلو فولت. هذه القوة العازلة العالية يصعب على أجهزة الاستشعار الأخرى تحقيقها. في الوقت الحاضر ، العديد من الشركات المصنعة المحلية توفر السيراميك. قلب مستشعر ضغط المقاومة. ومع ذلك ، فإن حساسية خرج الإشارة لهذه التكنولوجيا منخفضة ، ويقتصر النطاق عمومًا على 500kPa ~ 10MPa ، ويعتمد الهيكل المجوف التقليدي فقط على ضغط الحجاب الحاجز ، التي لديها مقاومة ضعيفة الزائد. عندما يكون ضغط الوسط المراد قياسه مثقلاً ، فإن مستشعر مقاومة السيراميك سيكون له تمزق الحجاب الحاجز. خطر تسرب وسائل الإعلام. السيراميك piezoresistance مناسب لتطبيقات قياس الضغط من المبرد وزيت المحرك والفرامل.

يحتوي قلب مستشعر السيراميك piezoresistive على تعويض درجة الحرارة الخاص به ، ويمكن أن يحقق الانجراف في درجة الحرارة من من من من الخارج ق/℃ ، لذلك بالنسبة لمعظم التطبيقات ، لا توجد حاجة إلى تعويض درجة الحرارة ، مما يمكن أن يقلل من تكاليف الإنتاج. مشكلة الانجراف الوقت من أجهزة الاستشعار piezoresistive السيراميك العامة هي أكثر بروزا ، الأمر الذي يتطلب عمليات شراء المواد والإنتاج العالي.

الشكل 1-2 سيراميك بيزوريسيستيف كور

3. الزجاج الصغير ذوبان

تستخدم تقنية ذوبان الزجاج الصغير عملية تلبد عالية الحرارة للجمع بين مقياس شد السيليكون وهيكل من الفولاذ المقاوم للصدأ. رأربع مقاومات تعادل مقياس سلالة السيليكون شكل جسر قمح. عندما يكون هناك ضغط متوسط على الجانب الآخر من غشاء الفولاذ المقاوم للصدأ ، ينتج عن غشاء الفولاذ المقاوم للصدأ تشوه صغير يؤدي إلى تغيير الجسر ، ويشكل إشارة جهد تتناسب مع تغير الضغط. يصعب تحقيق عملية ذوبان الزجاج الصغير والتكلفة مرتفعة. المزايا الرئيسية هي التسامح المتوسط الجيد ومقاومة الزائد القوية. إنه مناسب بشكل عام للضغط العالي ونطاقات الضغط العالية للغاية ، مثل 10MPa ~ 200MPa ، وتطبيقه محدود نسبيًا.

تتمتع مستشعرات ضغط الانصهار الصغير بالزجاج بمزايا واضحة في تطبيقات الضغط العالي مثل السكك الحديدية المشتركة التي تعمل بالديزل ، والهيدروليكية للرافعة ، ومضخات الوقود. للتطبيقات أقل من 2MPa ، لا توجد ميزة التكلفة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن انحراف درجة الحرارة لمستشعر ضغط الانصهار الصغير للزجاج يعادل مستشعر السيليكون piezoresistive ، والتعويض عن درجة الحرارة مطلوب لتحقيق الدقة المطلوبة أثناء المعايرة.

الشكل 1-3 الزجاج الصغرى تذوب الأساسية

4. قدرة ضغط السيراميك:

تعتمد تقنية حجم الضغط من السيراميك على قاعدة سيراميك ثابتة وهيكل غشاء سيراميك متحرك ، والحجاب الحاجز المتحرك محكم الغلق ومثبت بالقاعدة عن طريق ملاط زجاجي. تتم طباعة أنماط الإلكترود في الداخل بين الاثنين لتشكيل مكثف متغير. عندما يتغير ضغط الوسط على الحجاب الحاجز ، تتغير السعة بين الاثنين. يتم تحويل الإشارة وتكييفها بواسطة رقاقة التكييف ومن ثم الإخراج إلى المرحلة اللاحقة للاستخدام.

تتميز تقنية السعة بالضغط من السيراميك بمزايا مجموعة واسعة ، وخصائص درجة حرارة جيدة ، وقدرة تحميل قوية ، واستقرار جيد على المدى الطويل. يستخدم على نطاق واسع في قياس ضغط المبرد وزيت المحرك والفرامل والوقود وما إلى ذلك. يتميز قلب السعة من السيراميك بخصائص درجة حرارة جيدة ، على سبيل المثال ، الانجراف في درجة الحرارة بمقدار 2mpa core أفضل من ، من من من. F. ق في من من من.

الشكل 1-4 السيراميك الضغط السعة الأساسية

تكنولوجيا السعة للضغط السيراميك المحلية ناضجة جدا. عملية إنتاج أنوية السعة من السيراميك أبسط من النوى piezoresistive ، وتكلفة الإنتاج أقل من النوى piezoresistive. الآن أسعار السيراميك الضغط السعة النوى والسيراميك النوى piezoresistive كانت مسطحة. المزايا الكامنة لسعة ضغط السيراميك تجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات عالية الموثوقية.