실리콘 공진 차압 센서

실리콘 공진 차압 센서는 실리콘 미세 가공 기술을 사용하여 제조된 공진 센서 유형으로, 두 압력 입구 사이의 압력 차이를 측정하도록 특별히 설계되었습니다. 핵심 원리는 단결정 실리콘 공진빔의 고유 주파수 변화를 측정하여 차압 값을 결정하는 것입니다-.

 

이는 세 가지 고급 기술의 장점을 완벽하게 결합합니다.

1. 차압 측정:유량 및 레벨 측정과 같은 중요한 애플리케이션에 적합합니다.

2. 공진 원리:비교할 수 없는 정확성과 장기적인-안정성을 제공합니다.

3. 실리콘 MEMS 기술:소형화, 일괄 생산, 높은 신뢰성을 실현합니다.

그 핵심은 MEMS 기술을 사용하여 실리콘 웨이퍼에 제작된 복잡한 미세 구조입니다.

핵심 구조:

• 유리-실리콘-유리 삼중-층 결합 구조입니다.
• 상부 유리층: 고압측에 연결된 압력 유입 구멍이-포함되어 있습니다.
• 하부 유리층: 저압측에 연결된 압력 입구 구멍이-있습니다.
• 중간 실리콘 층: 미세 가공되었으며 다음을 포함합니다:

감지 다이어프램: 양쪽의 압력 차이를 감지하는 얇지만 견고한 실리콘 다이어프램입니다.

공진 빔: 감지 다이어프램 위에 위치하거나 내부에 통합된 이 빔은 매달린 실리콘 빔 구조입니다. 일반적으로 하나의 센서 내부에는 다이어프램의 중앙과 가장자리에 각각 위치한 두 개의 동일한 공진 빔이 있습니다.

구동 전극 및 픽업{0}}전극: 공진 빔을 진동으로 여기하고 진동 주파수를 감지하는 데 사용됩니다.

운영 프로세스:

• 차압 적용: 감지 다이어프램의 양쪽에 고압(P1)과 저압(P2)이 작용합니다.
• 다이어프램 변형: 압력 차이로 인해 감지 다이어프램이 미세한 굽힘 변형을 겪게 됩니다.
• 응력 생성: 이 변형은 다이어프램에 응력 분포를 생성합니다.

다이어프램 중앙의 공진 빔은 압축 응력을 받습니다.

다이어프램 가장자리의 공진 빔은 인장 응력을 받습니다.

주파수 변경:

공진 원리에 따르면 압축 응력으로 인해 공진 주파수가 감소합니다.

인장 응력으로 인해 공진 주파수가 증가합니다.

차동 측정: 센서는 두 개의 공진 빔 사이의 주파수 차이(Δf=f₁ - f²)를 측정합니다.

출력은 두 공진 주파수 간의 차이이며 이는 상당한 이점을 제공합니다.

공통-모드 오류 거부:

• 온도 효과:온도가 증가하면 두 공진 빔의 주파수는 동일한 방향으로 변경되지만(예: 둘 다 감소) 주파수 차이는 변하지 않습니다.
• 정압 효과:양쪽에 유사한 정압이 가해지면 양쪽 빔에 비슷하게 영향을 미치며 주파수 차이도 마찬가지로 안정적으로 유지됩니다.
• 매우 높은 정확도와 해상도:주파수는 매우 정밀하게 측정할 수 있으므로 매우 높은 센서 분해능과 반복성을 제공하며 정확도는 ±0.075% 이상에 이릅니다.
• 본질적으로 디지털:출력은 강력한 -간섭 방지 기능을 제공하고 디지털 시스템에서 처리하기 쉬운 주파수 신호입니다.

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