أنا. مقدمة
في مجال التحكم في العمليات الصناعية، يعد قياس الضغط/الضغط التفاضلي عنصرًا أساسيًا لضمان سلامة الإنتاج واستقرار التشغيل. تعد أجهزة استشعار السعة المعدنية التقليدية أو أجهزة استشعار السيليكون المقاومة للضغط عرضة لإجهاد الحجاب الحاجز، وعدم الانجراف، وحتى الأضرار الهيكلية في ظل ظروف التشغيل القاسية، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات السيناريوهات المعقدة التي تنطوي على حمل زائد عالي وتأثير قوي. الاستفادة من تصميم الحماية من الحمل الزائد والثبات الميكانيكي الممتاز، أحادي السيليكونمجسات الضغطأصبحت حل القياس المفضل في صناعات مثل البتروكيماويات والطاقة الكهربائية والمعادن. ستتناول هذه المقالة بشكل منهجي المزايا التقنية والقيمة التطبيقية لأجهزة استشعار الأحمال الزائدة العالية أحادية السيليكون، والتي تجمع بين المبادئ الهيكلية والسيناريوهات الصناعية العملية.
ثانيا. المبادئ الهيكلية لأجهزة الاستشعار أحادية السيليكون عالية التحميل الزائد
2.1 الهيكل الأساسي وآلية الحماية من الحمل الزائد
أحادي السيليكون الزائد الزائدمجسات الضغطيعتمد هيكلًا وقائيًا متعدد-يتكون من أغشية عزل مزدوجة، وحجاب مركزي، وناقل ضغط مملوء بالزيت-. المبدأ الأساسي موضح في الشكل:
- مسار نقل الضغط:يعمل الضغط المتوسط على جانب الضغط-العالي/جانب الضغط المنخفض-على حاجز العزل. يتم نقل الضغط بشكل موحد إلى الحجاب الحاجز المركزي المموج عبر زيت السيليكون المملوء داخليًا، ثم يتم إجراؤه عبر مسار الزيت إلى شريحة السيليكون الأحادي العلوية. وأخيرًا، تقوم الشريحة بتحويل فرق الضغط إلى مخرج إشارة كهربائية.
آلية حماية الزائد الزائد:
- حماية الحد:الحجاب الحاجز المركزي مصنوع من مادة خاصة. تحت ضغط الحمل الزائد (على سبيل المثال، الضغط الزائد، تأثير المطرقة المائية)، يمكن أن تتشوه، مما يمنع انتقال الضغط إلى الشريحة، وبالتالي حمايتها.
- التخزين المؤقت العزلة:يعمل غشاءا العزل كخط الدفاع الأول. ومن خلال عملها جنبًا إلى جنب مع الحجاب الحاجز المركزي، يمكنها تحمل تأثيرات الضغط العالي-اللحظية. عندما يتصل غشاء العزل بالركيزة ويتشوه الحجاب الحاجز المركزي في وقت واحد، فإنه يمنع نقل الضغط الإضافي إلى الشريحة. تعمل أغشية العزل أيضًا على عزل الوسط عن عنصر الاستشعار الأساسي.
- الزيت-معادلة الضغط المملوء:يعمل زيت السيليكون كوسيط لنقل الضغط، وتوزيع الضغط بالتساوي، وتجنب تركيز الضغط المحلي، وزيادة تعزيز مقاومة الصدمات.
2.2 المزايا الميكانيكية لمادة المونوسيليكون
توفر مادة السيليكون الأحادي تباطؤًا منخفضًا للغاية، و-حدًا مرنًا عاليًا للغاية، وثباتًا على المدى الطويل-:
- معامل مرن مستقر، مع عدم وجود أي انجراف للأداء الميكانيكي تقريبًا عبر نطاق درجة حرارة واسع من -40 درجة إلى 125 درجة.
- قوة الخضوع أعلى بكثير من المواد المعدنية التقليدية، وهي قادرة على تحمل ضغوط الحمل الزائد عدة أضعاف نطاق القياس دون تشوه البلاستيك.
- يضمن الهيكل البلوري الموحد الخطية وتكرار الضغط -إلى-تحويل الإشارة الكهربائية.
