カタログ
圧力センサーは、機械的な圧力信号を電気信号に変換して、正確な圧力変化を監視します。静的圧力変化でも動的圧力変化でも、最新の MEMS テクノロジーは信頼性の高い測定ソリューションを提供します。デュアルポート差動センサーは、回路基板の統合を容易にする DIP パッケージにより、2 つの圧力点間の比較が必要なアプリケーションに特に適しています。
1. 静圧測定の技術的特徴
1.1 安定性の利点
静圧測定では、センサーが長期間の動作中に安定した出力信号を維持する必要があります。 MEMS 圧力センサーはシリコン ピエゾ抵抗技術を使用し、一定の圧力条件下で安定した電圧出力を提供します。長期安定性は通常、0.1%FS/年を超えます。つまり、1 年以内の測定誤差はフルスケールの 0.1% を超えません。デュアルポート設計により、2 つの圧力点を同時に監視でき、差分計算によりより正確な静圧データが得られます。
1.2 温度補償機構
静圧測定では、温度ドリフトが精度に影響を与える主な要因です。最新の圧力センサーには温度補償回路が組み込まれており、-25°C ～ 85°C の動作温度範囲内で測定精度を維持します。内部温度係数は通常、±0.02%FS/°C 以内に制御され、さまざまな周囲温度にわたって信頼性の高い測定結果を保証します。
1.3 低騒音設計
静圧測定では、微小な圧力変化を検出するために極めて低いノイズレベルが必要です。シリコン材料を使用した MEMS 技術は、高精度の信号処理回路と組み合わせて優れた機械的特性を実現し、ノイズ レベルを 1Pa 以下に制御します。この低ノイズ特性により、センサーは非常に小さな圧力変化を検出することができ、高精度の測定要件を満たします。
2. 動圧測定の応答特性
2.1 高速応答能力
動圧測定の鍵はセンサーの応答速度にあります。 MEMS 圧力センサーは通常 1 ミリ秒以内に応答し、急速に変化する圧力信号を捕捉します。この高速応答機能はシリコン ダイヤフラムの軽量特性と小型設計に由来しており、リアルタイムの圧力変化追跡が可能です。デュアルポート設計により、動的測定精度がさらに向上し、差動計算を通じてコモンモード干渉が排除されます。
2.2 周波数応答範囲
動的圧力測定には、広い周波数応答範囲を備えたセンサーが必要です。一般的な MEMS 圧力センサーは、DC から数千 Hz までの圧力変化に応答し、ほとんどの産業用途のニーズを満たします。センサーの周波数応答特性は機械構造と密接に関係しており、シリコン ダイアフラムの弾性率と寸法が共振周波数を決定し、測定帯域幅に影響します。
2.3 直線性の維持
動圧測定では、センサーは測定範囲全体にわたって良好な直線性を維持する必要があります。最新の MEMS 圧力センサーは通常、±0.25%FS より優れた直線性を実現し、急速に変化する圧力環境でも安定した直線関係を維持します。この直線性維持機能により、動的な測定データの精度と信頼性が保証されます。
3. 2ポート差圧測定原理
3.1 微分計算方法
デュアルポート差動センサーは、2 つの入力ポート間の圧力差を測定することによって目標パラメータを取得します。内部シリコンダイアフラムは差圧下で変形し、ピエゾ抵抗ブリッジ出力信号の変化を引き起こします。差圧計算式：ΔP＝P1 – P2、ここで P1 と P2 は 2 つのポートの圧力値を表します。この測定方法は環境圧力変化の影響を効果的に排除し、測定精度を向上させます。
3.2 コモンモード除去機能
デュアルポート設計の重要な利点は、優れたコモンモード除去機能です。両方のポートが同時に同じ環境圧力の影響を受けると、センサーはコモンモード信号を自動的にキャンセルし、差圧信号のみを出力します。このコモンモード除去機能により、センサーは過酷な産業環境でも安定した測定性能を維持できます。
3.3 校正と補償
デュアルポート差動センサーには体系的な校正と補償が必要です。メーカーは通常、出荷前に多点校正を実行し、正確な圧力と出力信号の対応を確立します。さらに、センサーには温度補償と非直線性補償が必要であり、さまざまな動作条件下で正確な測定結果を保証します。
4. DIPパッケージ適用のメリット
4.1 回路基板統合の利便性
DIP パッケージにより、圧力センサーを回路基板に簡単に統合できます。標準のデュアル インライン パッケージは、優れた機械的強度と電気接続の信頼性を提供し、大量生産や自動組立に適しています。パッケージのピン間隔は通常 2.54mm で、標準的な PCB 設計と互換性があり、回路設計とレイアウトが容易になります。
4.2 環境適応性
DIP パッケージングのセラミック材料は優れた耐食性と絶縁性能を備え、過酷な産業環境でも長期安定した動作を可能にします。パッケージ材料の熱膨張係数はシリコンチップと一致しており、測定精度に対する熱応力の影響を軽減します。さらに、セラミックパッケージは優れた気密性を提供し、内部の敏感なコンポーネントを外部環境の影響から保護します。
4.3 費用対効果
DIP パッケージング技術は成熟しており、生産コストが比較的低く、大規模な産業用途に適しています。表面実装パッケージと比較して、DIP パッケージ センサーは手動のはんだ付けやメンテナンスが容易で、システムのメンテナンス コストが削減されます。頻繁にセンサーを交換する必要があるアプリケーションでは、DIP パッケージが優れたコスト効果をもたらします。
5. 精度と信頼性の分析
5.1 測定精度の管理
最新の MEMS 圧力センサーは通常、±0.5%FS を超える測定精度を達成し、ほとんどの産業用途の要件を満たします。精度に影響を与える要因には、センサーの非直線性、ヒステリシス、再現性、温度ドリフトが含まれます。精密な製造プロセスと高度な補償アルゴリズムを通じて、これらの誤差の原因を最小限の範囲内で制御できます。
5.2 長期安定性
センサーの長期安定性は信頼性を評価するための重要な指標です。シリコン材料を使用したMEMS圧力センサーは機械的安定性に優れ、長期間の使用でも安定した性能を維持します。一般的な長期安定性指標は ±0.1%FS/年です。これは、センサーの測定誤差のドリフトが 1 年間の使用以内でフルスケールの 0.1% を超えないことを意味します。
5.3 環境適応性
圧力センサーは、さまざまな過酷な環境下でも安定した作動性能を維持する必要があります。 MEMS テクノロジーの利点は、優れた環境適応性にあり、極端な温度、振動、衝撃条件下でも通常の動作を可能にします。センサーの動作温度範囲は通常 -40°C ～ 125°C で、耐振動性は 20g に達し、厳しい産業用途の要件を満たします。
結論
圧力センサーは、静圧測定と動圧測定の両方で優れた性能を発揮します。静的測定の長期安定性、温度補償、低ノイズ設計により、測定精度が保証されます。動的測定の高速応答、広帯域幅、良好な直線性により、リアルタイム監視のニーズが満たされます。デュアルポート差動設計により、差動計算とコモンモード除去により測定精度が向上し、DIP パッケージにより産業用アプリケーションに便利な統合ソリューションが提供されます。 MEMS 技術の継続的な開発により、圧力センサーは精度、安定性、環境適応性が向上し続け、産業用測定により信頼性の高いソリューションを提供します。
上記の紹介は、圧力センサー技術のアプリケーションの表面をなぞっただけです。私たちは、さまざまな製品で使用されているさまざまなタイプのセンサー素子、それらがどのように機能するか、そしてそれらの長所と短所を引き続き調査していきます。ここで説明する内容についてさらに詳しく知りたい場合は、このガイドの後半にある関連コンテンツをご覧ください。時間がない場合は、ここをクリックしてこのガイドの詳細をダウンロードすることもできます。 空気圧センサー製品PDFデータ。
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