Sensor de pressão diferencial ressonante de silício

Um sensor de pressão diferencial ressonante de silício é um tipo de sensor ressonante fabricado com tecnologia de microusinagem de silício, projetado especificamente para medir a diferença de pressão entre duas entradas de pressão. Seu princípio básico é determinar o valor da pressão diferencial medindo a mudança na frequência natural de um único-feixe ressonante de silício cristalino.

 

Combina perfeitamente as vantagens de três tecnologias avançadas:

1. Medição de pressão diferencial:Adequado para aplicações críticas como medição de vazão e nível.

2. Princípio Ressonante:Fornece precisão incomparável e estabilidade-de longo prazo.

3. Tecnologia MEMS de silício:Permite miniaturização, produção em lote e alta confiabilidade.

Seu núcleo é uma microestrutura complexa fabricada em um wafer de silício usando tecnologia MEMS.

Estrutura Central:

• Uma estrutura ligada de-silício-de vidro com três camadas-de vidro.
• Camada superior de vidro: contém orifícios de entrada de pressão conectados ao lado de alta-pressão.
• Camada inferior de vidro: contém orifícios de entrada de pressão conectados ao lado de baixa-pressão.
• Camada Média de Silício: Microusinada e contém:

Diafragma de detecção: Um diafragma de silício fino, porém robusto, que detecta a diferença de pressão de ambos os lados.

Feixes Ressonantes: Localizados acima (ou integrados dentro) do diafragma de detecção, são estruturas suspensas de feixes de silício. Normalmente, existem dois feixes ressonantes idênticos dentro de um sensor, localizados no centro e na borda do diafragma, respectivamente.

Eletrodos de acionamento e eletrodos de captação: usados ​​para excitar os feixes ressonantes em vibração e detectar sua frequência de vibração.

Processo Operacional:

• Apply Differential Pressure: High pressure (P1) and low pressure (P2) act on either side of the sensing diaphragm.
• Diaphragm Deformation: The pressure difference causes the sensing diaphragm to undergo minute bending deformation.

O feixe ressonante no centro do diafragma sofre tensão de compressão.

O feixe ressonante na borda do diafragma sofre tensão de tração.

Mudança de frequência:

De acordo com o princípio ressonante, a tensão compressiva faz com que sua frequência ressonante diminua.

Tensile stress causes its resonant frequency to increase.

Medição Diferencial: O sensor mede a diferença de frequência entre os dois feixes ressonantes (Δf=f₁ - f₂).

A saída é a diferença entre as duas frequências ressonantes, o que oferece benefícios significativos:

Rejeição de erro de modo-comum:

• Efeitos da temperatura:Se a temperatura aumentar, as frequências de ambos os feixes ressonantes mudam na mesma direção (por exemplo, ambos diminuem), mas a diferença de frequência permanece inalterada.
• Efeitos de pressão estática:Uma pressão estática semelhante aplicada a ambos os lados afecta ambos os feixes de forma semelhante, e a sua diferença de frequência permanece igualmente estável.
• Precisão e resolução extremamente altas:A frequência pode ser medida com extrema precisão, resultando em resolução e repetibilidade muito altas do sensor, com precisão chegando a ±0,075% ou até mais.
• Inerentemente Digital:A saída é um sinal de frequência que oferece forte capacidade anti-interferência e é fácil de processar pelos sistemas digitais.

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