LEEG Instruments Co., Ltd. ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas specializējas rūpniecības automatizācijas instrumentu pētniecībā un attīstībā, ražošanā un pārdošanā. Uzņēmums, kas dibināts 2005. gadā un kura galvenā mītne atrodas Šanhajā, Ķīnā, lepojas ar pilnīgu ražošanas līniju un testēšanas aprīkojumu. Tās produktu portfelī ietilpst spiediena sensori, spiediena raidītāji, līmeņa raidītāji, temperatūras raidītāji, plūsmas skaitītāji un dažādi citi rūpniecības mērīšanas instrumenti. Apņemoties kvalitātei, LEEG Instruments ir ieguvis ISO9001 kvalitātes vadības sistēmas sertifikāciju, arī produktus plaši izmanto tādās nozarēs kā nafta un ķīmiskā viela, enerģijas ražošana, metalurģija un farmācija. LEEG uzsver tehnoloģiskos jauninājumus ar pieredzējušu pētniecības un attīstības komandu, kas nodarbojas ar uzticamu mērījumu risinājumu nodrošināšanu klientiem.
Izkliedēti silīcija sensori
Monosilicon spiediena sensori
Monosilicon sensori izmanto augstas tīrības pakāpes silīcija kristālus, izmantojot to iekšējo pjezoresistisko efektu bez papildu dopinga. To perfektā kristāla struktūra nodrošina izcilu stabilitāti ({0. 1%fs\/gadā) un plašs darbības temperatūras diapazons (-40 grāds līdz 125 grādiem), precizitāte sasniedz 0. 05%fs. Šie sensori ir ideāli piemēroti augstas precizitātes lietojumprogrammām, piemēram, kosmiskā un naftas ķīmijas rūpniecībai.
Diferenciālā spiediena sensori
Monosilicon diferenciālā spiediena sensori mēra starpību starp diviem spiediena punktiem, piemēram, plūsmas un līmeņa uzraudzībā. To simetriskā struktūra un izturība pret spiedienu nodrošina augstu precizitāti, savukārt daži modeļi miniaturizācijai izmanto MEMS tehnoloģiju. Tos plaši izmanto naftas, ķīmiskās, farmaceitiskās un vides uzraudzības lietojumos.
Daudzfunkcionālie sensori
Daudzfunkcionālie sensori integrē spiedienu, temperatūru un plūsmas mērījumus vienā vienībā. To modulārais dizains, apvienojumā ar digitālo signālu apstrādes tehnoloģiju, uzlabo datu precizitāti. Šie sensori tiek plaši izmantoti nozarēs, kurām nepieciešama visaptveroša parametru uzraudzība, piemēram, naftas un vides uzraudzība.
Ko mēra spiediena sensori?
Spiediena sensori tiek plaši izmantoti dažādos laukos, lai izmērītu dažādus parametrus. Rūpnieciskā procesa kontrolē tie uzrauga šķidruma vai gāzes spiedienu cauruļvados un konteineros, lai nodrošinātu drošas un stabilas darbības. Automobiļu rūpniecībā viņi mēra motora uzņemšanas spiedienu, degvielas spiedienu un riepu spiedienu, lai uzlabotu transportlīdzekļa veiktspēju un drošību. Veselības aprūpē asinsspiediena monitori, ventilatori un dialīzes mašīnas ir atkarīgas no spiediena sensoriem, lai veiktu dzīvībai svarīgu zīmju uzraudzību. Aviācijas un kosmosa nozare izmanto augstas precizitātes spiediena sensorus, lai izmērītu augstumu, gaisa ātrumu un motora apstākļus. Sadzīves ierīces, piemēram, veļas mazgājamās mašīnas un trauku mazgājamās mašīnas, ūdens līmeni izmanto spiediena sensorus. Turklāt laika stacijas tos izmanto, lai izmērītu atmosfēras spiedienu laika prognozēšanai, savukārt dziļūdens pētnieki izmanto specializētus spiediena sensorus, lai izturētu ārkārtēju zemūdens spiedienu. Tā kā tehnoloģija attīstās, spiediena sensori atrod jaunas lietojumprogrammas viedās mājās un valkājamās ierīcēs, padarot spiediena mērīšanu par neaizstājamu parametru mūsdienu tehnoloģijās.
Spiediena sensoru attīstība
Spiediena sensoru vēsture datēta ar 17. gadsimtu, izgudrojot šķidruma kolonnu bāzes manometru. Līdz 19. gadsimta beigām Bourdon caurules spiediena mērītāji iezīmēja mehāniskā spiediena mērīšanas briedumu. Piecdesmitajos gados pusvadītāju tehnoloģijas sasniegumi noveda pie pirmā silīcija pjezorezistīvā spiediena sensora, ieviešot elektroniskā spiediena mērīšanas laikmetu. 70. gados tika parādīti MEMS spiediena sensori, kas radās no mikrofabrikācijas progresa, ievērojami samazinot lielumu un izmaksas. Astoņdesmitajos gados -1990 S digitālā signāla apstrāde uzlaboja sensora precizitāti un stabilitāti, radot viedos sensorus. 21. gadsimtā bezvadu sakaru un IoT tehnoloģijas veicināja bezvadu spiediena sensoru attīstību, savukārt jaunie materiāli un procesi paplašināja to veiktspējas robežas. Jaunākajiem monosilicon tehnoloģijas sasniegumiem ir paaugstināta spiediena mērīšanas precizitāte pret jauniem augstumiem, savukārt daudzfunkcionāla integrācija un AI pielietojumi no jauna definē spiediena sensoru nākotni. Sākot no vienkāršām mehāniskām ierīcēm un beidzot ar inteliģentiem sensoru mezgliem, spiediena sensori ir attīstījušies no pamata uz sarežģītām, vienfunkcijām līdz daudzparametram un vadu līdz bezvadu sistēmām.
Dažādu spiediena sensoru darba principi
Spiediena sensori darbojas pēc dažādiem principiem, katram ir unikālas īpašības. Pjezoresistiskie sensori izmanto pjezoresistisko efektu pusvadītājos vai metālos, pārveidojot pretestību elektriskos signālos caur kviešu akmens tiltu, kad spiediens deformē diafragmu. Kapacititīvie sensori mēra spiediena izraisītas izmaiņas attālumā starp kondensatora plāksnēm, piedāvājot nelielu enerģijas patēriņu un augstu jutīgumu. Resonantes sensori nosaka spiedienu, uzraugot vibrējošu elementu frekvences nobīdes (piemēram, silīcija starus vai kvarca kristālus), panākot īpaši augstu precizitāti par augstākām izmaksām. Optiskie sensori paļaujas uz šķiedrvielu vai režģa īpašību izmaiņām, padarot tos piemērotus augstas elektromagnētisko traucējumu vides. Pjezoelektriskie sensori rada lādiņus zem spiediena, kas ir ideāli piemērots dinamiskā spiediena mērījumiem. Citi veidi ietver elektromagnētiskos sensorus, kuru pamatā ir LVDT (lineārā mainīgā diferenciālā transformatora) principi un zāģa (virsmas akustiskais viļņu) sensori. Katrs princips nosaka precizitātes, stabilitātes, temperatūras veiktspējas un izmaksu atšķirības, ļaujot lietotājiem izvēlēties labāko veidu savām vajadzībām. Mūsdienu sensori bieži apvieno vairākus principus ar uzlabotiem kompensācijas algoritmiem, lai iegūtu optimālu veiktspēju.
Parastās spiediena sensoru izvades metodes
Spiediena sensori piedāvā dažādus izejas signālus, galvenokārt klasificēti kā analogi vai digitāli. Analog izejās ietilpst 4-20 MA pašreizējie signāli un 0-5 v\/0-10 V sprieguma signāli, kas ir vienkārši, uzticami un izturīgi pret troksni tālsatiksmes transmisijai rūpnieciskos iestatījumos. Augstākām prasībām milivolta līmeņa izejas var apstrādāt ar ārējiem pastiprinātājiem. Digitālajās izejās ietilpst seriālās saskarnes, piemēram, I2C, SPI un RS485, kā arī rūpniecības standarti, piemēram, CAN BUS un HART protokols, kas piedāvā labāku trokšņa imunitāti un datu ietilpību datora integrācijai. Izmantojot IoT uzlabojumus, bezvadu izejas, piemēram, Lora, NB-IoT un Bluetooth, ir iespējota attālināta uzraudzība. Viedie sensori var integrēt arī lauka brauciena protokolus, piemēram, Modbus un Profibus tiešās rūpniecības vadības sistēmas savienojamībai. Daži specializēti sensori nodrošina frekvences vai PWM (impulsa platuma modulācijas) izejas konkrētām lietojumprogrammām. Izvēle ir atkarīga no pārraides attāluma, vides traucējumiem, sistēmas savietojamības un jaudas prasībām, un mūsdienu sensori bieži piedāvā vairākas izvades iespējas, lai apmierinātu dažādas vajadzības.
Monosilicon sensoru priekšrocības
Monosilicon sensori attēlo spiediena mērīšanas tehnoloģijas virsotni, piedāvājot vairākas galvenās priekšrocības. Pirmkārt, to augstas tīrības pakāpe, bez defektiem, kas nesatur defektus, nodrošina izcilu ilgtermiņa stabilitāti un atkārtojamību, parasti sasniedzot 0. 1%fs gadā. Otrkārt, augstākās mehāniskās un elastīgās īpašības nodrošina īpaši augstu precizitāti, dažiem modeļiem sasniedzot 0. 01%FS. Treškārt, minimālie temperatūras koeficienti ļauj stabilu veiktspēju plašā diapazonā (-40 pakāpe līdz 125 grādiem) bez sarežģītas kompensācijas. Turklāt izcila noguruma pretestība iztur vairāk nekā 10 miljonus spiediena ciklu bez degradācijas. No ražošanas viedokļa pusvadītāju procesi nodrošina konsekvenci, masveida ražošanas iespējas un kompaktus izmērus. Skarbā vidē šie sensori demonstrē augstāku triecienu un vibrācijas pretestību, kā arī labāku savietojamību multividei. Šīs priekšrocības padara monosilicon sensorus ideāli piemērotiem lietojumiem, piemēram, kosmosa, precīzas instrumentiem un naftas izpētei, kur augstākas sākotnējās izmaksas kompensē ilgtermiņa uzticamība un veiktspēja.
Monosilicon sensoru ražošanas process
Monosilicon sensoru ražošana apvieno pusvadītāju un precīzas apstrādes tehnoloģijas, kas ietver sarežģītus, stingrus procesus. Tas sākas ar augstas tīrības pakāpes silīcija lietņu preparātu, izmantojot Czochralski (CZ) vai pludiņa zonas (FZ) metodes, lai audzētu monokristāliskus stieņus, kas nesatur defektus, kas sagriezti vafelēs. Pēc precīzas slīpēšanas un pulēšanas līdz apakšmikrona līdzenumam fotolitogrāfija nosaka jutīgus apgabalus uz vafeles virsmas. Pēc tam anizotropiska mitra vai sausa kodināšana veido precīzas diafragmas struktūras, parasti ar biezumu, kas kontrolēts līdz desmitiem mikronu (± 1 µm tolerance). Jonu implantācija vai difūzija rada pjezorezistorus kritiskos reģionos, kas aktivizēti, izmantojot augstas temperatūras atkvēlināšanu. Pasivācijas slāņi tiek nogulsnēti, lai aizsargātu jutīgus elementus, kam seko anodiskā savienošana ar stiklu vai citu silīcija vafeļu, lai veidotu atsauces vakuumu vai spiediena dobumus. Pēc mikroshēmas līmeņa iepakojuma, lāzera apgriešanai un temperatūras kompensācijai nodrošina pastāvīgas izejas īpašības. Visbeidzot, sensoru mikroshēma tiek salikta nerūsējošā tērauda vai keramikas korpusos ar signāla kondicionēšanas ķēdēm, pirms kļūšanas par gataviem izstrādājumiem tiek veikti stingri novecošanās testi un kalibrēšana. Visam procesam ir nepieciešama tīras telpas vide, tas ir saistīts ar simtiem soļu un prasa stingru kvalitātes kontroles taustiņu sensora augstajai veiktspējai.
Monosilicon sensoru turpmākā attīstība
Monosilicon sensoru tehnoloģija turpina strauji attīstīties, turpmākajām tendencēm koncentrējoties uz vairākām jomām. Veiktspējas uzlabošanai optimizēta kristāla orientācija un dopings palielinās jutīgumu, vienlaikus samazinot troksni augstākai izšķirtspējai. Jauni materiāli, piemēram, silīcija karbīds, ekstrēmai videi var paplašināt darbības temperatūru, kas pārsniedz 800 grādus. Integrācija ir vēl viens galvenais virziens, un monosilicon sensori apvieno temperatūru, paātrinājumu un ķīmisko sensoru uz vienas mikroshēmas daudzfunkcionālām sistēmām. Bezvadu un viedās tendences novedīs pie pašpasaules sensoriem ar enerģijas kombainiem un AI mikroshēmām malu skaitļošanai. Ražošana var izmantot 3D drukāšanu un pašsavienojumu, lai samazinātu sarežģīto struktūru izmaksas. Lietojumi paplašināsies no rūpniecības kontroles uz biomedicīnas un patēriņa elektroniku, piemēram, implantējami asinsspiediena monitori un žestu atpazīšana. Kvantu efekti monosiliconā varētu atbloķēt jaunus mērījumu principus ārpus klasiskās fizikas. Izmantojot 5G un IoT proliferāciju, šie sensori kļūs par kritiskiem mezgliem viedo sensoru tīklos, nodrošinot precīzus spiediena datus digitalizētai sabiedrībai.
