Leeg Instruments Co., Ltd. je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju instrumenata industrijske automatizacije. Osnovana 2005. godine i sa sjedištem u Šangaju u Kini, tvrtka se može pohvaliti potpunom proizvodnom linijom i opremom za testiranje. Njegov portfelj proizvoda uključuje senzore tlaka, odašiljače tlaka, odašiljače razine, temperaturne odašiljače, mjerače protoka i razne druge industrijske mjerne instrumente. Predani kvaliteti, Leeg Instruments dobio je certifikat sustava upravljanja kvalitetom ISO9001, također se proizvodi široko koriste u industrijama kao što su naftna i kemijska, proizvodnja električne energije, metalurgija i farmaceutski proizvodi. Leeg naglašava tehnološku inovaciju, s iskusnim timom za istraživanje i razvoj posvećen pružanju pouzdanih mjernih rješenja za kupce.
Difuzni silicijski senzori
Senzori tlaka
Monosilikonski senzori koriste silikonske kristale visoke čistoće, koristeći svoj unutarnji piezorezistivni učinak bez dodatnog dopinga. Njihova savršena kristalna struktura osigurava izuzetnu stabilnost ({0. 1%fs\/godišnje) i širok raspon radne temperature (-40 stupanj do 125 stupnjeva), pri čemu točnost doseže 0. 05%fs. Ovi senzori idealni su za visoko precizne aplikacije kao što su zrakoplovna i petrokemijska industrija.
Senzori diferencijalnog tlaka
Monosilikonski senzori diferencijalnog tlaka mjere razliku između dvije točke tlaka, poput praćenja protoka i razine. Njihova simetrična struktura i dizajn otporan na preko pritiska osigurava veliku točnost, dok neki modeli koriste MEMS tehnologiju za minijaturizaciju. Naširoko se koriste u primjeni nafte, kemikalija, farmaceutskih i okoliša.
Multivarijabilni senzori
Multivarijabilni senzori integriraju mjerenja tlaka, temperature i protoka u jednu jedinicu. Njihov modularni dizajn, u kombinaciji s digitalnom tehnologijom obrade signala, poboljšava točnost podataka. Ovi senzori intenzivno se koriste u industrijama koje zahtijevaju sveobuhvatno praćenje parametara, kao što su nadzor nafte i okoliša.
Što mjere senzori tlaka?
Senzori tlaka široko se koriste u različitim poljima za mjerenje različitih parametara. U kontroli industrijskog procesa nadgledaju tekući ili plinski tlak u cjevovodima i kontejnerima kako bi osigurali sigurne i stabilne operacije. U automobilskoj industriji mjere tlak unosa motora, tlak goriva i tlak u gumama kako bi poboljšali performanse i sigurnost vozila. U zdravstvenoj zaštiti, monitori krvnog tlaka, ventilatori i dijalizni strojevi oslanjaju se na senzore tlaka za vitalno praćenje znakova. Zrakoplovni sektor koristi senzore tlaka visokog preciznog tlaka za mjerenje visine, brzine i uvjeta motora. Kućni uređaji poput perilica rublja i perilica posuđa koriste senzore tlaka za kontrolu razine vode. Uz to, vremenske stanice ih koriste za mjerenje atmosferskog pritiska za vremenske prognoze, dok istraživači dubokog mora koriste specijalizirane senzore tlaka kako bi izdržali ekstremne podvodne pritiske. Kako tehnologija napreduje, senzori tlaka pronalaze nove aplikacije u pametnim domovima i nosivim uređajima, što mjerenje tlaka čine neophodnim parametrom u modernoj tehnologiji.
Evolucija senzora tlaka
Povijest senzora tlaka datira iz 17. stoljeća s izumom manometara na bazi tekućeg stupaca. Do kraja 19. stoljeća mjerači tlaka u cijevi Bourdona obilježili su zrelost mjerenja mehaničkog tlaka. U pedesetim godinama prošlog stoljeća, napredak u tehnologiji poluvodiča doveo je do prvog silicijskog senzora piezorezivnog tlaka, ubacujući u doba mjerenja elektroničkog tlaka. 1970 -ih su MEMS senzori tlaka izvirili iz napretka mikrofabrike, značajno smanjujući veličinu i troškove. Tijekom 1980 -ih -1990 s, digitalna obrada signala poboljšala je točnost i stabilnost senzora, što je dovelo do pametnih senzora. U 21. stoljeću bežična komunikacija i IoT tehnologije potaknuli su razvoj senzora bežičnog tlaka, dok su novi materijali i procesi proširili ograničenja njihovih performansi. Nedavni proboji u tehnološkom tehnologiji povišeni su točnost mjerenja tlaka na nove visine, dok multifunkcionalna integracija i AI aplikacije redefiniraju budućnost senzora tlaka. Od jednostavnih mehaničkih uređaja do inteligentnih senzorskih čvorova, senzori tlaka razvili su se od osnovnog do složenih, jednofunkcijskih do multiparametra i ožičenih na bežične sustave.
Principi rada različitih senzora tlaka
Senzori tlaka djeluju na različitim principima, svaki s jedinstvenim karakteristikama. Piezoresistivni senzori koriste piezorezistivni učinak u poluvodičima ili metalima, pretvarajući promjene otpornosti u električne signale putem mosta Wheatstone kada tlak deformira dijafragmu. Kapacitivni senzori mjere promjene izazvane tlakom u udaljenosti između kondenzatorskih ploča, nudeći malu potrošnju energije i visoku osjetljivost. Rezonantni senzori otkrivaju tlak praćenjem pomaka frekvencije u vibrirajućim elementima (npr. Silicijski grede ili kvarcne kristale), postižući ultra visoku preciznost uz veće troškove. Optički senzori oslanjaju se na promjene u svojstvima vlakana ili rešetka, što ih čini prikladnim za visoka elektromagnetska interferencijska okruženja. Piezoelektrični senzori stvaraju naboje pod tlakom, idealni za dinamička mjerenja tlaka. Ostale vrste uključuju elektromagnetske senzore temeljene na principima LVDT (linearni varijabilni diferencijalni transformator) i SAL (površinski akustični val) senzore. Svaki princip određuje razlike u točnosti, stabilnosti, temperaturnim performansama i troškovima, omogućujući korisnicima da odaberu najbolju vrstu za svoje potrebe. Moderni senzori često kombiniraju više principa s naprednim algoritmima kompenzacije za optimalne performanse.
Uobičajene izlazne metode za senzore tlaka
Senzori tlaka nude različite izlazne signale, prvenstveno kategorizirane kao analogni ili digitalni. Analogni izlazi uključuju 4-20 MA trenutne signale i 0-5 v\/0-10 V naponski signali, koji su jednostavni, pouzdani i otporni na buku za prijenos na duge udaljenosti u industrijskim postavkama. Za veće zahtjeve, izlazi na razini milivolta mogu se obraditi vanjskim pojačalima. Digitalni izlazi uključuju serijska sučelja poput I2C, SPI i RS485, kao i industrijske standarde kao što su Can Bus i Hart protokol, koji nude bolji imunitet buke i kapacitet podataka za računalnu integraciju. Uz napredak IoT-a, bežični izlazi poput LORA, NB-IOT i Bluetooth omogućuju daljinsko nadgledanje. Pametni senzori također mogu integrirati protokole FieldBus poput Modbusa i ProfiBus za izravnu povezanost sustava industrijskog upravljanja. Neki specijalizirani senzori pružaju frekvencijske ili PWM (modulacije širine impulsa) za specifične primjene. Izbor ovisi o udaljenosti prijenosa, smetnji okoliša, kompatibilnosti sustava i zahtjevima za napajanje, a moderni senzori često nude višestruke izlazne mogućnosti kako bi zadovoljili različite potrebe.
Prednosti senzora s monosilikonima
Monosilicon senzori predstavljaju vrhunac tehnologije mjerenja tlaka, nudeći nekoliko ključnih prednosti. Prvo, njihova kristalna struktura visoke čistoće, bez oštećenja, osigurava izuzetnu dugoročnu stabilnost i ponovljivost, obično postižući 0. 1%fs\/godišnje. Drugo, superiorna mehanička i elastična svojstva omogućuju ultra visoku preciznost, pri čemu neki modeli dosežu 0. 01%fs. Treće, minimalni temperaturni koeficijenti omogućuju stabilne performanse u širokom rasponu ({-40 stupanj do 125 stupnjeva) bez složene kompenzacije. Uz to, izvanredni otpor umora izdržava preko 10 milijuna ciklusa tlaka bez degradacije. Iz proizvodne perspektive, poluvodički procesi osiguravaju konzistentnost, sposobnost masovne proizvodnje i kompaktne veličine. U teškim okruženjima ovi senzori pokazuju vrhunski otpor udara i vibracija, zajedno s boljom kompatibilnošću medija. Ove prednosti čine senzore s monosilikonom idealnim za zahtjevne aplikacije poput zrakoplovnih, preciznih instrumenata i istraživanja nafte, gdje se veći početni troškovi nadoknađuju dugoročnom pouzdanošću i performansama.
Proces proizvodnje senzora s monosilikonima
Proizvodnja senzora s monosilikonima kombinira poluvodičke i precizne tehnologije obrade, uključujući složene, stroge procese. Započinje silicijskim ingotom visoke čistoće pomoću CZOCHRALSKIH (CZ) ili PLOVE ZONA (FZ) za uzgoj monokristalnih šipki bez oštećenja, koje su narezane u rezine. Nakon preciznog mljevenja i poliranja do sub-mikronske ravne, fotolitografija definira osjetljiva područja na površini vafera. Anizotropno vlažno ili suho jetkanje zatim tvori precizne strukture dijafragme, obično s debljinama kontroliranim na desetine mikrona (± 1 µm tolerancija). Ion implantacija ili difuzija stvara piezoresistore u kritičnim regijama, aktiviranim pomoću žarenja visoke temperature. Pasivizacijski slojevi deponiraju se kako bi se zaštitili osjetljivi elementi, nakon čega slijedi anodna veza na staklo ili drugu silikonsku rezinu kako bi se formirala referentna vakuumska ili tlačna šupljina. Nakon pakiranja na razini čipa, laserskog obrezivanja i kompenzacije temperature osiguravaju stalne izlazne karakteristike. Konačno, senzorski čip sastavlja se u kućište od nehrđajućeg čelika ili keramike s krugovima kondicioniranja signala, podvrgavajući se rigoroznim testovima starenja i kalibracijom prije nego što postanu gotovi proizvodi. Cijeli postupak zahtijeva okruženje čistog prostora, uključuje stotine koraka i zahtijeva strogu kontrolu kvalitete u visokim performansama senzora.
Budući razvoj senzora s monosilikonima
Monosilicon senzorski tehnologija i dalje se brzo napreduje, a budući trendovi usredotočeni su na nekoliko područja. Za poboljšanje performansi, optimizirana orijentacija kristala i doping povećat će osjetljivost uz smanjenje buke za veću razlučivost. Novi materijali poput silicij -karbida mogu proširiti radne temperature veće od 800 stupnjeva za ekstremno okruženje. Integracija je još jedan ključni smjer, s monosilikonskim senzorima koji kombiniraju temperaturu, ubrzanje i kemijske senzore na jednom čipu za multifunkcionalne sustave. Bežični i pametni trendovi dovest će do senzora sa samostalnim pogonom s energetskim kombajnima i AI čipovima za ručno računanje. Proizvodnja može usvojiti 3D ispis i samo-sastavljanje kako bi se smanjile troškove složenih struktura. Aplikacije će se proširiti s industrijske kontrole na biomedicinsku i potrošačku elektroniku, poput monitora za implantabilne krvne tlake i prepoznavanja geste. Kvantni efekti u monosilikonu mogli bi otključati nova principa mjerenja izvan klasične fizike. Uz širenje 5G i IoT, ovi će senzori postati kritični čvorovi u pametnim senzorskim mrežama, pružajući precizne podatke o tlaku za digitalizirano društvo.
