I. Giới thiệu
Trong lĩnh vực kiểm soát quy trình công nghiệp, đo áp suất/chênh lệch áp suất là yếu tố cốt lõi để đảm bảo an toàn sản xuất và ổn định vận hành. Cảm biến điện dung kim loại hoặc silicon áp điện truyền thống dễ bị mỏi màng ngăn, không trôi và thậm chí hư hỏng cấu trúc trong điều kiện vận hành khắc nghiệt, gây khó khăn cho việc đáp ứng nhu cầu của các tình huống phức tạp liên quan đến tình trạng quá tải cao và tác động mạnh. Tận dụng thiết kế bảo vệ quá tải cao và độ ổn định cơ học tuyệt vời, monosiliconCảm biến áp suấtđã trở thành giải pháp đo lường được ưa chuộng trong các ngành công nghiệp như hóa dầu, năng lượng điện và luyện kim. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết một cách có hệ thống về các ưu điểm kỹ thuật và giá trị ứng dụng của cảm biến quá tải cao monosilicon, kết hợp các nguyên tắc cấu trúc với các kịch bản công nghiệp thực tế.
II. Nguyên lý cấu trúc của cảm biến quá tải cao Monosilicon
2.1 Cấu trúc lõi và cơ chế bảo vệ quá tải
Monosilicon quá tải caoCảm biến áp suấtsử dụng cấu trúc bảo vệ nhiều-lớp bao gồm màng cách ly kép, màng ngăn trung tâm và bộ truyền áp-chứa dầu. Nguyên tắc cốt lõi được minh họa trong hình:
- Đường truyền áp suất:Áp suất trung bình ở phía-phía áp suất cao/phía áp suất-thấp tác động lên màng ngăn cách ly. Áp suất được truyền đồng đều đến màng ngăn trung tâm dạng sóng thông qua dầu silicon được đổ đầy bên trong, sau đó được dẫn qua đường dẫn dầu đến chip monosilicon trên cùng. Cuối cùng, chip chuyển đổi chênh lệch áp suất thành đầu ra tín hiệu điện.
Cơ chế bảo vệ quá tải cao:
- Bảo vệ giới hạn:Màng ngăn trung tâm được làm bằng vật liệu đặc biệt. Dưới áp suất quá tải (ví dụ như quá áp, tác động của búa nước), nó có thể biến dạng, ngăn chặn việc truyền áp suất đến chip, từ đó bảo vệ nó.
- Bộ đệm cách ly:Hai màng chắn cách ly đóng vai trò là tuyến phòng thủ đầu tiên. Hoạt động cùng với màng ngăn trung tâm, chúng có thể chịu được các tác động-áp suất cao tức thời. Khi màng ngăn cách ly tiếp xúc với chất nền và màng ngăn trung tâm biến dạng đồng thời, nó sẽ ngăn cản việc truyền thêm áp suất đến chip. Các màng ngăn cách ly cũng cách ly môi trường khỏi phần tử cảm biến lõi.
- Dầu-Cân bằng áp suất nạp:Dầu silicon đóng vai trò là môi trường truyền áp suất, phân bổ áp suất đồng đều, tránh tập trung ứng suất cục bộ và tăng cường hơn nữa khả năng chống va đập.
2.2 Ưu điểm cơ học của vật liệu Monosilicon
Vật liệu silicon đơn có độ trễ cực thấp, giới hạn đàn hồi cực cao-và độ ổn định-lâu dài:
- Mô đun đàn hồi ổn định, hầu như không có hiệu suất cơ học bị trôi trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -40 độ đến 125 độ.
- Độ bền năng suất cao hơn đáng kể so với vật liệu kim loại truyền thống, có khả năng chịu được áp lực quá tải gấp nhiều lần phạm vi đo mà không bị biến dạng dẻo.
- Cấu trúc tinh thể đồng nhất đảm bảo tính tuyến tính và khả năng lặp lại của quá trình chuyển đổi áp suất-sang-tín hiệu điện.
