MEMS壓力傳感器該如何選型?智芯傳感告訴您(二)
在上一篇文章《MEMS壓力傳感器該如何選型?智芯傳感告訴您(一)》中,我們重點(diǎn)介紹了壓力傳感器選型需要考慮的三個(gè)方面的因素,即壓力傳感器的用途、壓力量程和精度需求。今日小編繼續(xù)為您帶來選擇合適的壓力傳感器,還需要考慮的其他方面,包括電學(xué)要求、作業(yè)方式、溫度范圍和壓力密封要求等要素。
電學(xué)要求的考量
一般壓阻式壓力傳感器的輸出為模擬信號,滿量程輸出電壓可達(dá)100-150mV。遠(yuǎn)距離輸出信號電壓便會(huì)衰減,應(yīng)采用電流信號輸出。經(jīng)壓力變送器將電流放大后可以輸出20mA以下的電流信號。實(shí)際應(yīng)用中會(huì)使用調(diào)理電路將MEMS傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成適合的標(biāo)準(zhǔn)信號供用戶選擇。
MEMS傳感器輸出的模擬信號經(jīng)過A/D和V/F變換后,得到數(shù)字信號或頻率信號。信號經(jīng)過調(diào)理后,數(shù)字信號可輸出I2C/SPI,模擬信號可以輸出0~5V和0~10V(絕對電壓輸出和比例電壓輸出),電流信號可以輸出4~20mA。
壓力傳感器通常采用兩種激勵(lì)源方法:恒流源和恒壓源。這兩種方法是有區(qū)別的,其作用不同:
1)恒流源激勵(lì)有利于熱靈敏度漂移的補(bǔ)償作用,一般精度測量時(shí)用恒流源激勵(lì);
2)恒壓激勵(lì)不能直接提供靈敏度溫度補(bǔ)償效果,但用恒壓源激勵(lì)時(shí),可在橋外串接熱敏電阻或二極管以補(bǔ)償熱靈敏度漂移,其測量的精度取決于恒壓源穩(wěn)壓器件的精度;
另外,壓力傳感器的激勵(lì)電源還可以分為正比激勵(lì)和固定激勵(lì):
1)正比激勵(lì)是將壓力傳器電橋直接接到電源上,當(dāng)電源改變時(shí),壓力傳感器的靈敏度和零點(diǎn)都隨之發(fā)生變化;
2)固定激勵(lì)是傳感器調(diào)理電路內(nèi)部有一個(gè)參照電壓,壓力傳感器電橋由參照電壓供電激勵(lì)。參考電壓是恒定的,與電源電壓無關(guān)。只要電源電壓在一個(gè)指定電壓范圍內(nèi)變化,參照電壓不變。因而傳感器的輸出不變,不受電源電壓的影響。
作業(yè)方式的考量
壓力傳感器的作業(yè)方式在選型中也是一個(gè)比較重要的考量因素。例如,傳感器用于氣體壓力的測量與液體壓力的測量時(shí)情況便不同。氣體是可壓縮流體,增壓時(shí)會(huì)貯存一定的壓縮能,減壓時(shí)又以動(dòng)能釋放出來,給傳感器彈性膜施加沖擊波。而液體是不可壓縮流體,在壓力傳感器安裝時(shí),擰緊螺拴又無可壓縮空間,則有可能使液體壓力升高,超過彈性膜的耐壓極限,導(dǎo)致彈性膜破裂。
壓力傳感器的工作環(huán)境惡劣時(shí),比如有大的振動(dòng)、沖擊,或大的電磁干擾,對傳感器提出更為嚴(yán)格的要求。不僅要求壓力傳感器的過壓能力增強(qiáng),而且要求機(jī)械密封可靠、防松動(dòng),傳感器自身的引線、引腳以及外導(dǎo)線都應(yīng)加以電磁屏蔽,并將屏蔽良好接地。
此外,應(yīng)考慮壓力傳感器與所測流體介質(zhì)的相容性問題。例如,傳感器的彈性膜結(jié)構(gòu)應(yīng)與腐蝕性介質(zhì)相隔開;傳感器檢測易燃、易爆介質(zhì)壓力時(shí),使用小激勵(lì)電流,防止彈性膜破裂時(shí)產(chǎn)生火花、火星,并增加壓力傳感器外套的耐壓能力等。
工作溫度范圍的考量
壓力傳感器,像所有物理設(shè)備系統(tǒng)一樣,在極端溫度的環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤甚至無法使用。一般將壓力傳感器使用溫度范圍分為五類:普通商業(yè)級,范圍為-10~60℃;工業(yè)級,范圍為-25~80℃;汽車級,范圍為-40~125℃;軍事級,范圍為-55~125℃;特殊級,范圍為-60~350℃。
壓力傳感器在室內(nèi)應(yīng)用時(shí),可選擇商業(yè)級;有室外應(yīng)用時(shí)可選擇工業(yè)級。也可以采取措施使傳感器與環(huán)境熱隔離或進(jìn)行加熱或冷卻,選擇普通商業(yè)級用在-10℃以下或60℃以上的環(huán)境中。選擇什么溫度范圍還應(yīng)考慮傳感器的電子學(xué)溫度特性和機(jī)械溫度特性。
溫度的改變通過兩種方法影響傳感器,其一是造成零點(diǎn)漂移,其二是影響整個(gè)量程的輸出。為消除溫度的影響,就需要應(yīng)用各種溫度補(bǔ)償技術(shù)。工作溫度范圍越寬,補(bǔ)償技術(shù)難度越大,校準(zhǔn)工作量也越大。
壓力密封要求的考量
壓力傳感器通常用的壓力密封是橡膠墊(或稱O型環(huán))、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯墊、錐孔配合、管螺紋配合及焊接等方式。所用的密封材料決定了壓力傳感器的工作溫度范圍。
北京智芯傳感科技有限公司的MEMS壓力傳感器,有多種電學(xué)輸出方式,既有數(shù)字信號輸出I2C/SPI,也有模擬信號輸出和電流信號輸出,并可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景進(jìn)行定制;另外,智芯傳感不同型號的壓力傳感器,可適應(yīng)相應(yīng)的作業(yè)環(huán)境,例如,智芯傳感ZXP1汽車進(jìn)氣壓力傳感器,就具備高精度、抗干擾、抗沖擊、耐腐蝕和長期穩(wěn)定性好的特點(diǎn);在工作溫度范圍方面,智芯傳感的壓力傳感器也表現(xiàn)突出,可在寬溫域依然做到高精度和高穩(wěn)定性,例如,智芯傳感多款壓力傳感器,工作溫度范圍均可達(dá)到-40~125℃,全溫域精度保持在±1%FS。
總之,選擇合適的壓力傳感器,需要將多個(gè)因素進(jìn)行比較和考量,才能最終選擇好適合的產(chǎn)品。智芯傳感壓力傳感器憑借各項(xiàng)綜合并領(lǐng)先的技術(shù)指標(biāo),獲得了越來越多供應(yīng)商的青睞!
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