Керамикалық қысым датчиктері көптеген өндірістік және күнделікті қосымшаларда маңызды болды. Медициналық салада, автомобиль өнеркәсібінде немесе тіпті аэроғарышта жұмыс істеп жатырсыз ба, бұл сенсорлар тіпті төтенше ортада да сенімді, дәл өлшемдер береді. Олардың ерекше керамикалық құрамы, түрлі технологиялық жетілдірулермен қатар, басқа сенсордың көптеген түрлеріне әсер етеді.
Каталог
Қазіргі саладағы керамикалық қысым датчиктерінің артықшылықтары мен қосымшалары
Керамикалық қысым датчиктері әр түрлі салалар бойынша сыни компоненттер ретінде пайда болды, олардың ерекше беріктігіне, дәлдікке және бейімделуге байланысты. Бұл сенсорлар горума сияқты жетілдірілген керамиканың ерекше қасиеттерін, мысалы, алюминий және циркония сияқты, мысалы, дәстүрлі металлға негізделген датчиктер, онда дәстүрлі сенсорлық сенсорлар бар ортада сенімді өнімділік береді. Аэроғарыштан биомедициналық қосымшаларға дейін, керамикалық қысым датчиктері жоғары температуралық тұрақтылық, химиялық тұрақтылық және ұзақ мерзімді калибрлеу сияқты артықшылықтар ұсынады. Бұл есеп жұмыс принциптерін, технологиялық инновацияларды және керамикалық датчиктерді практикалық қолдану, инженерлер мен сатып алу мамандары үшін іс-қимылдар беретін, жұмыс принциптерін зерттейді. Сыйымдылығы мен пьезориялық сенсорлық сенсорлық дизайндағы соңғы жетістіктерге талдау жасай отырып, бұл мақалада оқырмандарды өлшеу дәлдігін сақтау кезінде датчикті таңдауды оңтайландыру үшін білім береді.
Керамикалық қысым сенсорының негізгі принциптері
Пьезоэлектрлік және сыйымдылықты есірткінің механизмдері
Керамикалық қысым сенсорлары, ең алдымен екі механизммен жұмыс істейді: Пьезоэлектрлік әсер және Сыйымдылықты сезу. Пьезоэлектрлік керамикада қорғасын цирконатикалық титанат (PZT) сияқты, қолданбалы қысым пропорционалды электр зарядын шығаратын кристалды тордың деформациясын тудырады1. Бұл заряд электрод беттерінде жиналады және біріктірілген зарядтау күшейткіштері арқылы өлшенетін кернеу сигналдарына айналады. Алюминий субстраларын қолданатын, сияқты сыйымды конструкциялар, мысалы, бүлінген керамикалық диафрагма мен бекітілген электрод арасындағы алшақтықтың өзгеруін өлшеңіз, бұл қысым дифференциалдарын көрсетеді.
Пьезоэлектрлік әдіс жоғары жиілікті жауап қайтаруды қажет ететін жану камералық мониторингі сияқты динамикалық қысымды өлшеу сценарийлеріне, мысалы, жоғары қысымды өлшеу сценарийлеріне арналған. Сыйымдылығы, керісінше, гидравликалық жүйелер сияқты қосымшалардағы статикалық қысымды өлшеу үшін жоғары тұрақтылық қамтамасыз етіңіз. Қазіргі заманғы керамикалық сенсорлар принциптерді екі қағиданы, толығымен кинофильмдермен жасартады, ± 0,1% толықтай дәлдікке қол жеткізу үшін жұқа пернетақтылық диафрагмаларда
Керамикалық субстраттың материалдық артықшылықтары
Жылу және химиялық тұрақтылық
Алюминий (Al₂o₃) керамика, олардың ерекше жылу қасиеттеріне байланысты қысым датчиктерін өңдеуден басым. Жылу кеңеюінің коэффициентімен (CTE) 7,2 × 10⁻⁶ / ° C (20-1000 ° C диапазоны), алюминий субстраттары өнеркәсіптік температура диапазоны бойынша өлшемді тұрақтылықты сақтайды (-40 ° C-ға дейін). Бұл тот баспайтын болаттан жасалған температураға ұшыраған өлшеу драйвын азайтады (CTE: 17.3 × 10⁻⁶ / ° C).
Химиялық тұрақтылық керамикадан пайда болады’ Ковалентті атом байланысының құрылымы. Алюминий сенсорлары ұзаққа созылған әсерге төтеп береді:
PH 0-14 шешімдері (гидроторлы қышқылды қоспағанда)
150 ° C температурада глоринатталған көмірсутектер
Құрамында күкірт бар газ ағындары 400 ° C дейін
Бұл беріктік металлдық датчиктер жаңғыртылатын каталитикалық крекерлер мен фармацевтикалық реакторлық кемелерге орналастыруға мүмкіндік береді.
Дәлдік өнімділік метрикалары
Калибрлеу және ұзақ мерзімді тұрақтылық
Жоғары сапалы керамикалық қысым датчистері лазер-кесілген қалың-пленкалық резисторлар арқылы ± 0,25% (толық шкаласы) дәлдікке ие және ASICS кеңейтілген сигнал беру арқылы. Winsen WPah01 моделі 0-30 бар, оның 0-30 жолағында 0,1% сызықты емес, калибрлеу тұрақтылығында ± 0,05%, тұрақты 150 ° C-та жұмыс істейді
Дәлге әсер ететін негізгі факторлар:
Диафрагманың қалыңдығы: 0.2mm Alumina диафрагмалар сыныққа қарсы тұру кезінде оңтайлы дефлексиямен қамтамасыз етеді (жарылыс қысымы) >10 × Сыйымдылығы)
Ағаш техникасы: Шыныдан Frit Contring ағып кету ставкалары бар герметикалық тығыздағыштар жасайды <1 × 10⁻⁹ Мбаркр / с, медиа-инфесттің алдын алу
Температураны өтеу: Chip PT1000 RTD-де нақты уақыттағы термиялық қателерді түзетуді қосыңыз
Өнеркәсіптік өтінімдерді зерттеу
Мұнай және газды пайдалану мониторингі
Су тасқынында шырша қондырғыларында вика Керамикалық сыйымдылық сенсорлары (C-10 моделі) 155 ° C температурада 15000 PSI-ге дейін жақсы өлшенеді. Алюминий сезімін ояту элементтері сутегі сульфидіне және MTBF-ге қол жеткізуге арналған сутегі сульфидті және құм эрозияға қарсы тұрады >ВР Солтүстік теңіз ортасында 250 000 сағат
TurboCharger автоматтандырылған оңтайландыру
Мемсинске негізделген пьезорестивті керамикалық сенсорлар (мысалы, WF5803C) Монитор Турбоды 2м жауап беру уақыты. YTTRIA-тұрақтандырылған циркония диафрагмалары 220 ° C-қа төтеп беруге қарсы 220 ° C-қа төзімді газдың температурасы 0-30 жолақ аралығында ± 1 кпа дәлдігін қамтамасыз етеді.
Оңтайлы жұмыс істеу үшін таңдау критерийлері
Экологиялық сыйысымдылық матрицасы
| Параметр | Керамикалық сенсордың жарамдылығы | Металл сенсорды салыстыру |
|---|---|---|
| Температура диапазоны | -40 ° C-ға дейін-+ 400 ° C | -20 ° C дейін-+ 150 ° C |
| Химиялық тұрақтылық | Өте жақсы (PH 0-14) | Нашар (жабындар қажет) |
| Соққы / діріл | 1000 г шыңы | 500г шыңы |
| Медиа үйлесімділігі | Барлық HF емес сұйықтықтар / газдар | Диафрагма материалымен шектелген |
Деректер көздері:
Жоғары дәлдікті қосымшалар үшін мыналармен сенсорларды көрсетіңіз:
Nist-бақылауға ыңғайлы калибрлеу сертификаттары
Температураның біріктірілген өтемақысы
Коррозиялық сұйықтықтарға арналған медиа-оқшауланған дизайн
Техникалық қызмет көрсету және калибрлеу протоколдары
Өрісті калибрлеу процедурасы
Нөлдік түзетуді реттеу: Вакуумдық анықтаманы қолданыңыз және incset extset offset incset offset арқылы коммуникатор арқылы реттеңіз
SPAN калибрлеу: Өлі салмақты сынақшыны 90% FS қысымын қолдану үшін пайдаланыңыз
Сызықтық: 5 балдық түзету қисығы Sensor EEPROM-ға
Гистерсте тексеру: 0 → 100% → 0 → 0% → 100% → 0, тексеру <0.05% ауытқу
Тиісті техникалық қызмет көрсету сервистік интервалдарды 5+ жыл бойына жояды. Ультрадыбыстық тазалау (40 кГц, 30 Вт / л) бөлшектердің құрылымын керамикалық беттерге зиян келтірмейді
Дамушы технологиялық әзірлемелер
Сымсыз мемсс сенсорының желілері
Жақында Honeywell компаниясының прототиптері 2,4 ГГц Zigbee таратқыштарын өздігінен қоректендірілген пьезоэлектрлік крама сенсорлары бар. Қысым тербелістерінен энергия жинау (≥0.2HZ) (≥0.2hz) құбырларды бақылау желілеріндегі батареясыз жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Жоғары температуралы салған кремний карбиді
SIC керамикалық датчиктер қазір GE H-Class газ турбиналарында үнемі 600 ° C температурада жұмыс істейді. Материалдың 4,5 Вт / Мелязиялық жылу өткізгіштігі жылдам жүктеме өзгерген кезде жылу әсер етті сигналдың түсуіне жол бермейді.
Қорытынды
Керамикалық қысым датчистері өндірістің маңызды сынақтарын, олардың материалдық қасиеттердің ерекше үйлесімі және аналық сигналды өңдеу арқылы салалар бойынша қиындықтарды шешеді. Керамика құрамы, сенсорлық әдістеме, сезімнің ортасы арасындағы интерфейсті түсіну арқылы инженерлер дәлдікті сақтау кезінде дәстүрлі технологиялардан асып түседі. Сымсыз байланыс және ультра жоғары температуралы материалдардағы әзірлемелер келесі буын энергия жүйелеріне және өндірістік IT-инфрақұрылымға қолдануға жарамдылығын кеңейтуге уәде береді.
Жоғарыда келтірілген кіріспе тек қысым сенсорының технологиясының қолданбаларының бетін көрсетеді. Біз әртүрлі өнімдерде қолданылатын сенсорлық элементтердің әр түрлі түрлерін, олардың қалай жұмыс істейтінін және олардың артықшылықтары мен кемшіліктерін зерттеуді жалғастырамыз. Егер сіз осы жерде талқыланғаныңыз туралы толығырақ болғыңыз келсе, осы нұсқаулықта тиісті мазмұнды кейінірек тексере аласыз. Егер сіз уақытылы бассаңыз, осы нұсқаулықтардың мәліметтерін жүктеу үшін мына жерді басуға болады Ауа қысымы сенсоры PDF деректері.
Басқа сенсорлық технологиялар туралы қосымша ақпарат алу үшін өтінемін Біздің сенсорлар парағын кіріңіз.