MEMS薄膜傳感器和換能器技術(shù)有什么作用？
在一些應用中，壓力傳感器部署在非常惡劣的環(huán)境中。例如，飛機系統(tǒng)非常復雜，需要在惡劣的環(huán)境條件下工作。根據(jù)傳感器在飛機上的使用位置，溫度可能從極低到異常高不等。由于這些極端條件，在航空航天應用中使用的傳感器或換能器應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)的傳感器比市場上的其他傳感器更強、更輕、更簡單，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)換成比例電信號的任何設(shè)備。壓力傳感器通常采用壓阻應變計技術(shù)，通常在惠斯通電橋中，它感測壓力變化并將其轉(zhuǎn)換成電輸出。用于飛機壓力傳感器的應變計技術(shù)大致可分為兩類:微機電系統(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量的，這種傳感元件具有壓阻應變電橋，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電系統(tǒng)元件。壓力的變化會導致MEMS壓阻式應變儀電輸出的變化。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？
MEMS系統(tǒng)壓力傳感器確實有一些缺點。首先，MEMS器件非常復雜，其設(shè)計和制造工藝也相當復雜。這種復雜性是這些設(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雜制造和設(shè)計。最重要的是，當在非常高或非常低的溫度下使用時，設(shè)備中的硅油會發(fā)生熱膨脹或收縮。顯示了在-40°f以下的溫度下測試MEMS傳感器時發(fā)生的情況。這是一個主要問題，因為熱膨脹和收縮會損壞不銹鋼隔膜，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換能器更堅固且更簡單。它們的簡單結(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，壓阻式應變計電橋直接沉積在電池的不銹鋼隔膜上，該隔膜與被測介質(zhì)直接接觸。采用這種技術(shù)，介質(zhì)和測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態(tài)壓力和極端溫度，同時提供最準確和可靠的讀數(shù)。薄膜傳感器特別適用于惡劣的操作條件，例如航空航天應用中的壓力測量。
