실리콘 - 기반 압력 센서는 어떻게 작동합니까?

실리콘 기반 압력 센서는 현대 압력 측정 기술의 초석입니다. 압력 센서 공급 업체로서, 나는 이러한 작은 경이로움이 어떻게 산업, 자동차에서 항공 우주, 의료 기기에서 산업용 자동화에 이르기까지 어떻게 변화했는지 직접 보았습니다. 그래서 그들이 어떻게 일하는지, 왜 그렇게 중요한지에 대해 알아 봅시다.

압력 감지의 기본

우리가 실리콘의 기반 압력 센서의 니티에 들어가기 전에 압력 감지가 무엇인지 이해하는 것이 중요합니다. 압력은 단위 면적당 적용되는 힘입니다. 간단히 말해서, 유체 (가스 또는 액체)가 표면에 밀려 나면 압력입니다. 압력 센서는이 힘을 감지하고 측정 및 분석 할 수있는 전기 신호로 변환 할 수있는 장치입니다.

실리콘 - 기반 압력 센서의 구조

실리콘 - 기반 압력 센서는 일반적으로 미세 가공 기술을 사용하여 만들어집니다. 이 센서의 핵심에는 실리콘 다이어프램이 있습니다. 이 다이어프램은 압력이 적용될 때 구부러지는 얇고 유연한 실리콘 조각입니다. 다이어프램은 일반적으로 더 큰 실리콘 칩의 일부이며, 여기에는 piezoresistors와 같은 다른 구성 요소가 포함되어 있습니다.

Piezoresistors는 변형 될 때 저항을 변화시키는 특수 저항입니다. 그들은 실리콘으로 만들어졌으며 다이어프램에 신중하게 배치됩니다. 압력으로 인해 다이어프램이 구부러지면, 피에 조 스터도 변형되어 저항이 변경됩니다.

감지 과정의 작동 방식

감지 과정을 단계별로 분류합시다.

1. 압력 적용: 유체 (가스 또는 액체)가 실리콘 - 기반 압력 센서의 다이어프램과 접촉하면 다이어프램에 힘이 생깁니다. 압력이 높을수록 힘이 커집니다.
2. 다이어프램 변형: 유체의 힘은 다이어프램이 구부러집니다. 이 굽힘은 적용된 압력에 비례합니다. 압력이 낮 으면 다이어프램이 약간 구부러집니다. 압력이 높으면 더 많이 구부러집니다.
3. Piezoresistor 응답: 다이어프램이 구부러짐에 따라, 피에 조 스터가 늘어나거나 압축됩니다. 이 변형은 piezoresistors의 저항을 변화시킵니다. 예를 들어, Piezoresistor가 늘어나면 저항이 증가합니다. 압축되면 저항이 감소합니다.
4. 전기 신호 생성: Piezoresistors의 저항 변화는 전기 신호를 생성하는 데 사용됩니다. 일반적으로 압전 저항은 Wheatstone Bridge 회로의 일부입니다. Wheatstone Bridge는 저항의 작은 변화를 정확하게 측정 할 수있는 회로입니다. Piezoresistors의 저항이 변하면 Wheatstone Bridge의 균형이 중단되어 출력 전압이 발생합니다. 이 출력 전압의 크기는 다이어프램에 적용되는 압력에 비례합니다.

실리콘의 유형 - 기반 압력 센서

다른 유형의 실리콘 기반 압력 센서가 있으며 각각의 다른 응용 분야에 적합합니다.

절대 압력 센서

이 센서는 완벽한 진공에 대한 압력을 측정합니다. 그들은 진공 청소기를 만들기 위해 대피하는 밀봉 된 기준 챔버를 가지고 있습니다. 측정되는 압력은이 진공 참조와 비교됩니다. 절대 압력 센서는 항공 및 일기 예보의 고도 측정과 같은 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다.

압력 센서 게이지

게이지 압력 센서는 대기압에 대한 압력을 측정합니다. 그들은 다이어프램의 한쪽에있는 대기에 개방되므로 기준 압력은 현재 대기압입니다. 이 센서는 파이프 및 탱크의 압력 모니터링과 같은 산업 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

차압 센서

차압 센서는 두 점 사이의 압력 차이를 측정합니다. 그들은 두 개의 압력 포트가 있으며, 다이어프램은이 두 포트 사이의 압력 차이에 반응합니다. 차압 센서는 유량 측정기와 같은 응용 분야에서 사용되며, 유량 제한자를 가로 지르는 압력 강하를 사용하여 유량을 계산할 수 있습니다.

실리콘 - 기반 압력 센서의 장점

실리콘 - 기반 압력 센서는 다른 유형의 압력 센서보다 몇 가지 장점을 제공합니다.

• 높은 감도: 압력이 매우 작은 변화를 감지하여 높은 정밀도가 필요한 응용 분야에 적합합니다.
• 소형화: 미세 가공 기술 덕분에 실리콘 - 기반 압력 센서를 매우 작게 만들 수 있습니다. 이를 통해 웨어러블 의료 기기 및 스마트 폰과 같은 소형 장치에 사용하기에 이상적입니다.
• 저렴한 비용: Silicon- 반도체 제조 공정을 사용한 기반 센서의 대량 생산으로 비교적 저렴하게 만들었습니다. 이로 인해 광범위한 응용 프로그램에 액세스 할 수 있습니다.
• 좋은 선형성: 적용된 압력과 출력 전기 신호 사이의 관계는 일반적으로 매우 선형입니다. 이것은 센서의 교정 및 신호 처리를 단순화합니다.

실리콘 - 기반 압력 센서의 응용

실리콘 - 기반 압력 센서는 다양한 산업 분야의 방대한 수의 응용 분야에서 사용됩니다.

자동차 산업

자동차 에서이 센서는 다양한 목적으로 사용됩니다. 예를 들어, 엔진 관리 시스템에서 흡기 매니 폴드 압력을 측정하는 데 사용하여 연료 공기 혼합물을 최적화하는 데 도움이됩니다. 또한 타이어 압력 모니터링 시스템 (TPMS)에 사용되어 타이어가 올바른 압력으로 팽창되도록합니다. 당신은 자동차에서 자동차에서 압축기에 유용한 액세서리를 찾을 수 있습니다.압축기 벨트그리고압축기 안전 밸브자동차 시스템의 압력 센서와 함께 작동 할 수 있습니다.

의료 산업

의료 분야에서 실리콘 - 기반 압력 센서는 인공 호흡기와 같은 장치에서 환자에게 전달되는 공기의 압력을 모니터링하기 위해 사용됩니다. 또한 동맥의 혈압을 측정하기 위해 혈압 모니터에도 사용됩니다.

산업 자동화

산업 환경에서는이 센서가 프로세스 제어에 사용됩니다. 파이프 라인, 탱크 및 기타 장비의 압력을 모니터링하여 프로세스가 원활하게 작동하는지 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 화학 플랜트에서 압력 센서는 압력 강하를 모니터링하여 파이프 라인에 막힘이 있는지 감지 할 수 있습니다. 또한,이슬점 미터압축 공기 시스템의 최적 조건을 보장하기 위해 압력 센서와 함께 산업 환경에서 사용할 수 있습니다.

도전과 고려 사항

실리콘 - 기반 압력 센서는 매우 다양하지만 명심해야 할 몇 가지 과제와 고려 사항이 있습니다.

• 온도 효과: 온도는 실리콘 기반 압력 센서의 성능에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 온도의 변화로 인해 압력 변화 없이도 압전 저항의 저항이 변할 수 있습니다. 이를 보상하기 위해 대부분의 센서에는 온도 보상 회로가 제작되었습니다.
• 과압 보호: 센서에 가해지는 압력이 정격 최대치를 초과하면 다이어프램과 피에 조 스터가 손상 될 수 있습니다. 따라서 적절한 과압 보호 메커니즘을 갖추는 것이 중요합니다.

압력 센서를 선택하는 이유는 무엇입니까?

압력 센서 공급 업체로서, 우리는 고품질의 실리콘 기반 압력 센서를 제공하는 데 자부심을 가지고 있습니다. 당사의 센서는 정확하고 안정적인 압력 측정을 보장하기 위해 최신 기술로 설계되었습니다. 우리는 고객의 다양한 요구를 충족시키기 위해 절대, 게이지 및 차압 센서를 포함한 광범위한 센서를 제공합니다.

우리의 센서는 또한 오류를 최소화하고 일관된 성능을 제공하기 위해 신중하게 교정됩니다. 우리는 온도 효과 및 과압과 같은 압력 센서를 사용하는 데 따른 과제를 이해하고 이러한 문제를 해결하기위한 기능을 통합했습니다.

자동차, 의료 또는 산업 응용 분야에 관계없이 압력 센서 시장에 있다면 채팅을하고 싶습니다. 특정 요구에 맞는 적절한 센서를 선택하고 설치에서 애프터 판매 서비스에 이르기까지 필요한 모든 지원을 제공 할 수 있습니다.

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참조

• Smith, J. (2018). "압력 센서의 기초". elsevier.
• Jones, A. (2020). "실리콘 - 기반 MEMS 압력 센서 : 설계 및 응용 프로그램". 뛰는 것.