Меню
Главная
УСЛУГИ
Авторизация/Регистрация
Реклама на сайте
Датчики дыма и тревожной сигнализацииКлассификация датчиковПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИДатчики ускоренияТехнология полупроводниковых ИМС
Датчики дыма и тревожной сигнализацииКлассификация датчиковСила давления жидкости на плоскую стенку произвольной формыДатчики ускоренияПовреждения от изменения барометрического давления
 
Главная arrow БЖД arrow Надзор и контроль в сфере безопасности
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >

Полупроводниковые датчики

В настоящее время одним из наиболее динамично развивающихся направлений в области элементной базы измерительных систем является разработка полупроводниковых датчиков. Совершенствование полупроводниковых технологий открывает новые возможности для миниатюризации компонентов и реализации интегрированных решений для широкой номенклатуры изделий. Это приводит, с одной стороны, к удешевлению датчиков, а с другой – делает их более удобными и простыми в использовании.

В настоящее время используется широкий спектр полупроводниковых датчиков. Это датчики давления и ускорения, специализированные микросхемы датчиков дыма и тревожной сигнализации, датчики изображения. Также идет работа по созданию новых продуктов, например, недавно был представлен бесконтактный датчик объема, способный по измерениям в слабом электрическом поле строить трехмерный образ объекта.

Датчики давления

Полупроводниковая технология позволила создать упругий элемент датчика давления в виде кремниевой диафрагмы, непосредственно на которую методом ионной имплантации внедряют тензорезистивную структуру. Сцепление тснзорсзистора и кремниевой мембраны на молекулярном уровне позволяет исключить погрешности, связанные с передачей деформации от упругого элемента к тензорезистору.

Основным классификационным признаком для деления датчиков на группы является степень интеграции. Различают следующие типы датчиков:

• некомпенсированные датчики;

• термокомпенсированные и калиброванные датчики;

• интегрированные датчики;

• медицинские датчики.

Термокомпенсированные и калиброванные датчики включают также термисторы для коррекции температурной погрешности нуля и чувствительности датчика, а также дополнительные подгоночные резисторы, сопротивления которых в процессе производства подстраиваются лазером для минимизации разброса нулевого смещения и чувствительности датчиков от образца к образцу.

В схему датчиков, которые называются интегрированными или датчиками со стандартным выходным сигналом, введен дополнительный усилитель, который приводит выходное напряжение датчика к стандартному входному диапазону интегральных аналого-цифровых преобразователей (ЛЦП).

Медицинские датчики по степени интеграции можно было бы отнести к термокомпенсированным датчикам, но они выделены в отдельную группу, поскольку их тип корпуса, рабочий и температурный диапазоны соответствуют специальным медицинским приложениям.

По виду измеряемого давления различают абсолютные (для измерения абсолютного давления), дифференциальные (для измерения разности давлений), относительные (для измерения избыточного давления над атмосферным) и вакуумные датчики (для измерения степени разрежения).

Датчики давления разделяют также по типам корпусов, в которые упаковываются чувствительные элементы. Чувствительный элемент приклеен к внутренней поверхности корпуса и защищен специальным гелем, который равномерно передает давление на мембрану и в то же время изолирует выводы чувствительного элемента от внешней среды (рис. 6.5).

Конструкция базового корпуса

Рис. 6.5. Конструкция базового корпуса

Кроме базового корпуса, широко распространены и другие типы корпусов, предназначенные как для монтажа на поверхность, так и для пайки в отверстие. Корпуса медицинских датчиков выполняются из специальных нетоксичных, неаллергичных материалов, пригодных для дезинфекции и прошедших необходимые медицинские тесты. Кроме четырех или трех (у датчиков со стандартным выходным сигналом) рабочих выводов корпуса датчиков имеют дополнительные технологические выводы, которые используются во время лазерной подгонки внутренних резисторов.

Датчик с дифференциальным чувствительным элементом может быть дифференциальным, относительным или вакуумным в зависимости от типа используемого порта. Дифференциальный датчик имеет два ввода для подачи среды с обеих сторон мембраны. Относительный датчик имеет один ввод для подачи среды со стороны большего давления Р1 и отверстие в корпусе, через которое окружающий воздух свободно поступает с другой стороны мембраны. Вакуумный датчик, наоборот, имеет ввод со стороны меньшего давления Р2.

Датчики давления имеют линейную характеристику преобразования со смещением нуля. Для исключения ошибок, связанных с разбросом номинальных значений начального смещения и чувствительности, в измерительном устройстве должны быть предусмотрены средства калибровки датчиков.

Составляющими погрешности датчиков давления являются нелинейность, гистерезис при изменении температуры и гистерезис при изменении давления, температурный дрейф начального смещения и чувствительности. Инерционность у всех типов датчиков характеризуется временем отклика на скачок входного сигнала 1 мс и временем, необходимым датчику, чтобы войти в рабочий режим после включения питания – 20 мс.

Большинство датчиков давления предназначены для работы в сухом воздухе. В настоящее время прослеживается тенденция дальнейшей миниатюризации датчиков давления. В ближайшее время ожидается появление датчиков, которые объединяют в себе функции измерения давления и температуры. Они ориентированы на применение в системах контроля давления в шинах.

Датчики давления используются в автомобильной и авиационой технике, например, для построения индикаторов уровня топлива, в альтиметрах, измерителях давления масла, измерителях давления воздуха в шинах; в медицине для построения тонометров и спирометров; на производстве на основе датчиков давления строятся, например, уровнемеры, барометры, устройства контроля качества воздушных фильтров; датчики давления применяются также в бытовых пылесосах, стиральных машинах и даже при создании электронных ударных инструментов.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика