MEMS薄膜傳感器和換能器技術(shù)有什么作用？
在一些應(yīng)用中，壓力傳感器部署在非常惡劣的環(huán)境中。例如，飛機(jī)系統(tǒng)非常復(fù)雜，需要在惡劣的環(huán)境條件下工作。根據(jù)傳感器在飛機(jī)上的使用位置，溫度可能從極低到異常高不等。由于這些極端條件，在航空航天應(yīng)用中使用的傳感器或換能器應(yīng)該理想地能夠承受惡劣的操作條件。
這就是薄膜技術(shù)發(fā)揮作用的地方。使用薄膜技術(shù)的傳感器比市場(chǎng)上的其他傳感器更強(qiáng)、更輕、更簡(jiǎn)單，也更便宜、更可靠。讓我們看看為什么和如何。
壓力傳感器技術(shù)的類型
首先，從壓力傳感器的一些背景信息開始。術(shù)語轉(zhuǎn)換器用于描述將物理量的變化轉(zhuǎn)換成比例電信號(hào)的任何設(shè)備。壓力傳感器通常采用壓阻應(yīng)變計(jì)技術(shù)，通常在惠斯通電橋中，它感測(cè)壓力變化并將其轉(zhuǎn)換成電輸出。用于飛機(jī)壓力傳感器的應(yīng)變計(jì)技術(shù)大致可分為兩類:微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和薄膜。最常用的技術(shù)是MEMS壓力傳感器)。
MEMS傳感器系統(tǒng)的工作原理
在MEMS傳感器技術(shù)中，介質(zhì)的壓力是通過硅或絕緣體上硅的傳感元件來測(cè)量的，這種傳感元件具有壓阻應(yīng)變電橋，在MEMS元件和不銹鋼之間有傳輸介質(zhì)，通常是硅油-鋼膜片。施加在隔膜上的壓力通過油傳遞到微機(jī)電系統(tǒng)元件。壓力的變化會(huì)導(dǎo)致MEMS壓阻式應(yīng)變儀電輸出的變化。該電輸出為我們提供了系統(tǒng)中壓力變化的指示。
MEMS傳感器技術(shù)有哪些缺點(diǎn)？
MEMS系統(tǒng)壓力傳感器確實(shí)有一些缺點(diǎn)。首先，MEMS器件非常復(fù)雜，其設(shè)計(jì)和制造工藝也相當(dāng)復(fù)雜。這種復(fù)雜性是這些設(shè)備成本高的原因之一。
其次，MEMS系統(tǒng)的換能器精度和可靠性很大程度上取決于絕緣膜片的復(fù)雜制造和設(shè)計(jì)。最重要的是，當(dāng)在非常高或非常低的溫度下使用時(shí)，設(shè)備中的硅油會(huì)發(fā)生熱膨脹或收縮。顯示了在-40°f以下的溫度下測(cè)試MEMS傳感器時(shí)發(fā)生的情況。這是一個(gè)主要問題，因?yàn)闊崤蛎浐褪湛s會(huì)損壞不銹鋼隔膜，因此需要更換換能器。
更好的選擇:薄膜傳感器和換能器
薄膜傳感器比MEMS換能器更堅(jiān)固且更簡(jiǎn)單。它們的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)使它們更容易以更低的成本制造，即使在極端溫度（低于-40 o F和高達(dá)392 o F）的惡劣操作條件下，它們也能提供令人難以置信的精度和可靠性。
在薄膜傳感器技術(shù)中，壓阻式應(yīng)變計(jì)電橋直接沉積在電池的不銹鋼隔膜上，該隔膜與被測(cè)介質(zhì)直接接觸。采用這種技術(shù)，介質(zhì)和測(cè)量壓力的傳感橋之間沒有傳輸介質(zhì)。這消除了MEMS器件中可能發(fā)生的破壞性膨脹或收縮。
簡(jiǎn)而言之，薄膜換能器可以在其他換能器失效的地方工作。它們可以輕松承受動(dòng)態(tài)壓力和極端溫度，同時(shí)提供最準(zhǔn)確和可靠的讀數(shù)。薄膜傳感器特別適用于惡劣的操作條件，例如航空航天應(yīng)用中的壓力測(cè)量。
