I. Inledning
Inom området industriell processtyrning är tryck-/differentialtrycksmätning ett centralt element för att säkerställa produktionssäkerhet och driftstabilitet. Traditionella metallkapacitans- eller piezoresistiva kiselsensorer är benägna att utmatta membranet, noll avdrift och till och med strukturella skador under extrema driftsförhållanden, vilket gör det svårt att möta kraven i komplexa scenarier som involverar hög överbelastning och stark påverkan. Utnyttja den höga överbelastningsskyddsdesignen och utmärkta mekaniska stabiliteten, monosilikonTrycksensorerhar blivit den föredragna mätlösningen inom industrier som petrokemi, elkraft och metallurgi. Den här artikeln kommer systematiskt att utveckla de tekniska fördelarna och tillämpningsvärdet för högöverbelastningssensorer av monokisel, genom att kombinera strukturella principer med praktiska industriella scenarier.
II. Strukturella principer för högöverbelastningssensorer av monokisel
2.1 Kärnstruktur och överbelastningsskyddsmekanism
Monosilicium hög överbelastningTrycksensoreranta en skyddsstruktur i flera-skikt bestående av dubbla isoleringsmembran, ett mittmembran och oljefylld-trycköverföring. Kärnprincipen illustreras i figuren:
- Trycköverföringsväg:Medeltrycket på hög-sidan med lågt tryck/lågt-tryck verkar på isoleringsmembranet. Trycket överförs likformigt till det korrugerade mittmembranet via den internt fyllda silikonoljan och leds sedan genom oljebanan till det övre monokiselchipset. Slutligen omvandlar chipet tryckskillnaden till en elektrisk signalutgång.
Hög överbelastningsskyddsmekanism:
- Begränsa skydd:Mittmembranet är tillverkat av ett speciellt material. Under överbelastningstryck (t.ex. övertryck, vattenslag) kan den deformeras, vilket förhindrar trycköverföring till chipet och därmed skyddar det.
- Isoleringsbuffring:De två isoleringsmembranen fungerar som den första försvarslinjen. Tillsammans med mittmembranet kan de motstå omedelbara stötar med högt-tryck. När isoleringsmembranet kommer i kontakt med substratet och mittmembranet deformeras samtidigt, förhindrar det ytterligare trycköverföring till chipet. Isoleringsmembranen isolerar också mediet från kärnavkänningselementet.
- Oljefylld-tryckutjämning:Silikonolja fungerar som trycköverföringsmedium, fördelar trycket jämnt, undviker lokal spänningskoncentration och förbättrar slaghållfastheten ytterligare.
2.2 Mekaniska fördelar med monokiselmaterial
Monosilikonmaterial erbjuder extremt låg hysteres, ultra-hög elastisk gräns och lång-stabilitet:
- Stabil elasticitetsmodul, med praktiskt taget ingen mekanisk prestandadrift över ett brett temperaturområde på -40 grader till 125 grader.
- Sträckgränsen är betydligt högre än traditionella metallmaterial, klarar av att motstå överbelastningstryck flera gånger mätområdet utan plastisk deformation.
- Enhetlig kristallstruktur säkerställer linjäritet och repeterbarhet för omvandling av tryck-till-elektrisk signal.
