И. Увод
У области управљања индустријским процесима, мерење притиска/диференцијалног притиска је кључни елемент за обезбеђивање сигурности производње и стабилности рада. Традиционални метални капацитивни или пиезорезистивни силицијумски сензори су склони замору дијафрагме, нултом померању, па чак и оштећењу структуре у екстремним условима рада, што отежава испуњавање захтева сложених сценарија који укључују велико преоптерећење и јак удар. Користи дизајн високе заштите од преоптерећења и одличну механичку стабилност, моносилицијумСензори притискапостали су преферирано решење за мерење у индустријама као што су петрохемија, електрична енергија и металургија. Овај чланак ће систематски елаборирати техничке предности и примену моносилицијумских сензора високог преоптерећења, комбинујући структурне принципе са практичним индустријским сценаријима.
ИИ. Структурни принципи моносилицијумских сензора високог преоптерећења
2.1 Структура језгра и механизам заштите од преоптерећења
Високо преоптерећење моносилицијумаСензори притискаусвојите више-слојну заштитну структуру која се састоји од двоструких изолационих дијафрагми, централне дијафрагме и преносника притиска-пуњеног уљем. Основни принцип је илустрован на слици:
- Пут преноса притиска:Средњи притисак на страни високог{0}}стране/ниског{1}}притиска делује на изолациону дијафрагму. Притисак се равномерно преноси на ребрасту средишњу дијафрагму преко унутрашњег силиконског уља, а затим се води кроз пут уља до горњег моносиликонског чипа. Коначно, чип претвара разлику притиска у електрични излазни сигнал.
Механизам заштите од високог преоптерећења:
- Заштита ограничења:Централна дијафрагма је направљена од посебног материјала. Под притиском преоптерећења (нпр. надпритисак, удар воденог чекића), може се деформисати, спречавајући пренос притиска на чип, чиме га штити.
- Пуферовање изолације:Две изолационе дијафрагме служе као прва линија одбране. Радећи у комбинацији са централном мембраном, могу да издрже тренутне ударе високог{1}}притиска. Када изолациона дијафрагма дође у контакт са подлогом, а централна дијафрагма се деформише истовремено, спречава даљи пренос притиска на чип. Изолационе дијафрагме такође изолују медијум од сензорног елемента језгра.
- Изједначавање притиска{0}}пуњеног уљем:Силиконско уље делује као медиј за пренос притиска, равномерно распоређујући притисак, избегавајући локалну концентрацију напрезања и даље повећавајући отпорност на удар.
2.2 Механичке предности моносилицијумског материјала
Моносилицијумски материјал нуди изузетно ниску хистерезу, ултра-високу границу еластичности и дуготрајну-стабилност:
- Стабилан модул еластичности, практично без механичких промена перформанси у широком температурном опсегу од -40 степени до 125 степени.
- Граница течења знатно већа од традиционалних металних материјала, способна да издржи притиске преоптерећења неколико пута веће од мерног опсега без пластичне деформације.
- Уједначена кристална структура обезбеђује линеарност и поновљивост конверзије притиска{0}}у-електрични сигнал.
