I. Ievads
Rūpniecisko procesu vadības jomā spiediena/diferenciālā spiediena mērīšana ir galvenais elements ražošanas drošības un darbības stabilitātes nodrošināšanai. Tradicionālie metāla kapacitātes vai pjezorezistīvie silīcija sensori ir pakļauti diafragmas nogurumam, nulles dreifēšanai un pat struktūras bojājumiem ekstremālos darbības apstākļos, kas apgrūtina sarežģītu scenāriju prasību izpildi, kas saistīti ar lielu pārslodzi un spēcīgu triecienu. Izmantojot augstas pārslodzes aizsardzības konstrukciju un izcilu mehānisko stabilitāti, monosilīcijaSpiediena sensoriir kļuvuši par vēlamo mērīšanas risinājumu tādās nozarēs kā naftas ķīmijas rūpniecība, elektroenerģija un metalurģija. Šajā rakstā tiks sistemātiski apskatītas monosilīcija augstas pārslodzes sensoru tehniskās priekšrocības un pielietojuma vērtība, apvienojot strukturālos principus ar praktiskiem rūpnieciskiem scenārijiem.
II. Monosilīcija augstas pārslodzes sensoru strukturālie principi
2.1. Pamatstruktūra un pārslodzes aizsardzības mehānisms
Monosilīcija liela pārslodzeSpiediena sensoriizmantot daudzslāņu aizsargkonstrukciju, kas sastāv no dubultās izolācijas diafragmas, centrālās diafragmas un eļļas{1}}piepildītas spiediena transmisijas. Pamatprincips ir parādīts attēlā:
- Spiediena pārnešanas ceļš:Vidējais spiediens augsta{0}}spiediena pusē/zema spiediena pusē{1}} iedarbojas uz izolācijas diafragmu. Spiediens tiek vienmērīgi pārsūtīts uz gofrēto centrālo diafragmu caur iekšēji piepildīto silikona eļļu, pēc tam caur eļļas ceļu tiek novadīts uz augšējo monosilīcija mikroshēmu. Visbeidzot, mikroshēma pārvērš spiediena starpību elektriskā signāla izvadē.
Augstas pārslodzes aizsardzības mehānisms:
- Ierobežojuma aizsardzība:Centrālā diafragma ir izgatavota no īpaša materiāla. Pie pārslodzes spiediena (piemēram, pārspiediena, ūdens āmura trieciena) tas var deformēties, novēršot spiediena pārnešanu uz mikroshēmu, tādējādi aizsargājot to.
- Izolācijas buferizācija:Abas izolācijas diafragmas kalpo kā pirmā aizsardzības līnija. Strādājot kopā ar centrālo diafragmu, tie var izturēt tūlītējus augsta spiediena triecienus. Kad izolācijas diafragma saskaras ar pamatni un centrālā diafragma vienlaikus deformējas, tas novērš turpmāku spiediena pārnešanu uz mikroshēmu. Izolācijas diafragmas arī izolē barotni no serdes sensora elementa.
- Eļļas{0}}piepildīta spiediena izlīdzināšana:Silikona eļļa darbojas kā spiediena pārvades vide, vienmērīgi sadalot spiedienu, izvairoties no lokālas sprieguma koncentrācijas un vēl vairāk uzlabojot triecienizturību.
2.2. Monosilīcija materiāla mehāniskās priekšrocības
Monosilīcija materiāls nodrošina ārkārtīgi zemu histerēzi, īpaši{0}}augstu elastības robežu un ilgtermiņa-stabilitāti:
- Stabils elastības modulis, praktiski bez mehāniskās veiktspējas novirzes plašā temperatūras diapazonā no -40 grādiem līdz 125 grādiem.
- Ražas izturība ievērojami augstāka nekā tradicionālajiem metāla materiāliem, kas spēj izturēt pārslodzes spiedienu, kas vairākas reizes pārsniedz mērījumu diapazonu bez plastiskas deformācijas.
- Vienota kristāla struktūra nodrošina linearitāti un spiediena{0}}pārveidošanu-elektriskā signāla atkārtojamību.
