מהם היתרונות של חיישני לחץ תהודה סיליקון בהשוואה לסוגים אחרים של חיישני לחץ?

חיישני לחץ תהודה סיליקוןלהתבלט בתחום של מדידת-דיוק גבוהה בשל העיקרון הייחודי שלהם של המרת תדר-לחץ והמאפיינים של חומרים מבוססי סיליקון-. עם זאת, בהשוואה לסוגים אחרים של חיישנים (כגון פייזו-רזיסטטיבי, קיבולי, פייזו-אלקטרי, חוט רוטט וכו'), היתרונות שלהם נובעים מההבדלים בעקרונות הטכניים ובעיצובים המבניים. ההשוואות הספציפיות הן כדלקמן:

1. יתרונות דיוק ברמת העקרונות

המרת תדר-לחץ עם התנגדות רעש אינהרנטית: פלט ישירות אותות דיגיטליים (כמויות תדר) באמצעות שינויי התדר של מבנה התהודה של הסיליקון, הימנעות משגיאות ההמרה האנלוגית-ל-דיגיטלית, רעשי הגברת האות, ואובדני שידור-ארוכים של אות תיל של שינויי אות קפייזטיביים (קפייזית) מסורתיים (קפייזית) חיישנים. לאות התדר יש התנגדות הפרעה אלקטרומגנטית חזקה במיוחד (כגון התנגדות להפרעות בתדר רדיו של 100V/m), והדיוק יכול להגיע ל-0.01%FS (בעוד שלחיישנים פייזוריסטיים יש דיוק של 0.1%FS עד 0.5%FS).

ליניאריות וחזרתיות מצוינות: לינאריות-תגובת התדר של מבנה התהודה של הסיליקון גדולה מ-0.9999, והשגיאה הלא-לינארית היא פחות מ-0.01%FS, עדיפה בהרבה מחיישנים קיבוליים (עם שגיאה לא-לינארית של כ-0.1%FS של כ-0.1%FS) ו-postlibration piezoresichistca(4} חוסר ליניאריות).

2. יציבות חומרית ומבנית

מאפייני הטמפרטורה של חומרים מבוססי-סיליקון: מקדם ההתפשטות התרמית של הסיליקון נמוך במיוחד (2.6×10⁻⁶/מעלה), ומודול האלסטי משתנה מעט עם הטמפרטורה (השינוי בטווח של -50 מעלות עד +125 מעלות הוא פחות מ-5%). עם התכנון של מהודים כפולים סימטריים (פיצוי הפרש טמפרטורה), ניתן להפחית את רגישות הטמפרטורה ל-1×10⁻⁶/מעלה, מה שמאפשר פיצוי דיוק גבוה ללא צורך בחיישני טמפרטורה נוספים (סחף הטמפרטורה של חיישנים piezoresistive הוא בדרך כלל גדול מ-100×10⁻⁶/מעלה).

מצב מוצק-ללא חלקים נעים: למבנה קרן התהודה/דיאפרגמה המשולבת המיוצר בטכנולוגיית MEMS אין בעיות של מגע מכני או הזדקנות אטמים. קצב הסחיפה השנתי הוא פחות מ-0.01%FS (הסחיפה השנתית של חיישני חוטים רוטטים היא בערך 0.05%FS, וזו של חיישנים קיבוליים אף גבוהה יותר), מה שהופך אותו למתאים לניטור יציב לטווח ארוך (לדוגמה, מערכת הנתונים האטמוספריים של תעופה צריכה לפעול בצורה אמינה במשך עשרות שנים).

3. פלט דיגיטלי ומאפיינים חכמים

פלט אות דיגיטלי ישיר: ניתן לאסוף את אות התדר ישירות על ידי המיקרו-מעבד ללא צורך במעגלי מיזוג אותות מורכבים, מה שמפשט את תכנון המערכת ומפחית את הסיכון להכנסת רעש (לעומת זאת, חיישנים piezoresistive דורשים התאמה למעגלי ADC ופגיעים לרעש של אספקת החשמל).

יכולת כיול עצמי-ב-שבב: ה-MCU המובנה או ה-ASIC המובנית יכולה להשיג עוצמה-בבדיקה-עצמית וכיול עצמי-תקופתי (כגון השוואה עם תדר הייחוס של קוורץ), תיקון אוטומטי של סחיפה-לטווח ארוך ללא צורך בכיול ידני לא מקוון (כיול ידני).

4. תגובה ורזולוציה דינמית

ערך Q גבוה ורזולוציה גבוהה: אריזת ואקום (לחץ אטמוספרי < 10⁻³Pa) מעניקה לתהודה מקדם איכות Q > 10,000, ורזולוציית הלחץ יכולה להגיע ל-0.001hPa (0.1Pa), המתאימה למדידת שינויי לחץ קטנים (כגון זיהוי הגובה האנכי של האטמוספירה עם רזולוציית piezo) העולה בהרבה על חיישן 1 Pa. חיישנים קיבוליים (ברזולוציה של כ-0.1hPa).

טווח דינמי רחב: באמצעות עיצוב מבני, הוא יכול לכסות את הטווח שבין מיקרו-לחץ (0~1kPa) ללחץ בינוני-גבוה (0~10MPa), ולשמור על דיוק גבוה בטווח המלא (עבור חיישנים מסורתיים, ככל שהטווח רחב יותר, כך הירידה ברמת הדיוק ברורה יותר).

יתרונות הליבה של חיישני לחץ תהודה סיליקון טמונים ב"דיוק גבוה, יציבות גבוהה ומאפיינים דיגיטליים". מבחינה טכנית, המהות היא להמיר את שגיאת מדידת הלחץ מ"שגיאות בשרשרת האותות האנלוגית מרובה-ל"שגיאות במדידת תדר בודד" באמצעות "מבנה התהודה המבוסס על סיליקון-+המרת תדרים של לחץ{{4}", ולהשיג דיכוי שגיאות באמצעות אופטימיזציה של הקישור המלא של החומרים, המבנים, המבנים.