Leeg Instruments Co., Ltd. je visokotehnološko podjetje, specializirano za raziskave in razvoj, proizvodnjo in prodajo industrijskih avtomatizacijskih instrumentov. Podjetje, ustanovljeno leta 2005 in s sedežem v Šanghaju na Kitajskem, se ponaša s popolno proizvodno linijo in opremo za testiranje. Njegov portfelj izdelkov vključuje tlačne senzorje, tlačne oddajnike, nivojne oddajnike, temperaturne oddajnike, merilnike pretoka in različne druge industrijske merilne instrumente. Leeg Instruments je zavzet za kakovost, ki je pridobil certifikat sistema za upravljanje kakovosti ISO9001, tudi izdelki se pogosto uporabljajo v panogah, kot so nafta in kemikalija, proizvodnja električne energije, metalurgija in farmacevtski izdelki. Leeg poudarja tehnološke inovacije, pri čemer je izkušena ekipa za raziskave in razvoj namenjena zagotavljanju zanesljivih merilnih rešitev za stranke.
Razpršeni silicijevi senzorji
Senzorji Monosilicon tlaka
Monosiliconski senzorji uporabljajo silicijeve kristale z visoko čistostjo, pri čemer izkoristijo svoj lastni piezoresistični učinek brez dodatnega dopinga. Njihova popolna kristalna struktura zagotavlja izjemno stabilnost (0. 1%fs\/leto) in široko delovno temperaturno območje (-40 stopnja do 125 stopinj), natančnost pa doseže 0. 05%FS. Ti senzorji so idealni za visoko natančne aplikacije, kot so vesoljska in petrokemična industrija.
Diferencialni tlačni senzorji
Monosilikonski diferencialni tlačni senzorji merijo razliko med dvema tlačnimi točkama, na primer pri pretoku in spremljanju nivoja. Njihova simetrična struktura in dizajn, odporen proti nadtlaku, zagotavljata visoko natančnost, nekateri modeli pa za miniaturizacijo uporabljajo tehnologijo MEMS. Široko se uporabljajo v aplikacijah za spremljanje nafte, kemikalij, farmacevtskih izdelkov in okolja.
Večvariabilni senzorji
Multivariabilni senzorji vključujejo meritve tlaka, temperature in pretoka v eno enoto. Njihova modularna zasnova v kombinaciji s tehnologijo digitalne obdelave signala povečuje natančnost podatkov. Ti senzorji se obsežno uporabljajo v panogah, ki zahtevajo celovito spremljanje parametrov, kot sta naftno in okoljsko spremljanje.
Kaj merijo tlačni senzorji?
Tlačni senzorji se pogosto uporabljajo na različnih poljih za merjenje različnih parametrov. Pri nadzoru industrijskih procesov spremljajo tlak tekočine ali plina v cevovodih in posodah, da zagotovijo varno in stabilno delovanje. V avtomobilski industriji merijo tlak v dovod motorja, tlak goriva in tlak v pnevmatikah, da povečajo zmogljivost in varnost vozila. V zdravstvenem varstvu se monitorji krvnega tlaka, ventilatorji in dializni stroji za vitalno spremljanje znakov zanašajo na tlačne senzorje. Sektor vesoljskega vesolja uporablja visoko natančne tlačne senzorje za merjenje višine, hitrosti zraka in motorja. Gospodinjski aparati, kot so pralni stroji in pomivalni stroji, uporabljajo tlačne senzorje za nadzor nad vodostaj. Poleg tega jih vremenske postaje uporabljajo za merjenje atmosferskega pritiska za napovedovanje vremena, medtem ko globokomorski raziskovalci uporabljajo specializirane tlačne senzorje, da prenesejo izjemne podvodne pritiske. Ko tehnologija napreduje, tlačni senzorji iščejo nove aplikacije v pametnih domovih in nosljivih napravah, zaradi česar je merjenje tlaka nepogrešljiv parameter v sodobni tehnologiji.
Evolucija tlačnih senzorjev
Zgodovina tlačnih senzorjev sega v 17. stoletje z izumom manometrov, ki temeljijo na tekočini. Do konca 19. stoletja so merilniki tlaka v cevi Bourdon zaznamovali zrelost merjenja mehanskega tlaka. V petdesetih letih prejšnjega stoletja je napredek v polprevodniški tehnologiji privedel do prvega silicijevega piezoresistivnega tlaka, ki je v obdobju merjenja elektronskega tlaka. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so senzorji tlaka MEMS izhajali iz napredka mikrofabrikacije, kar bistveno zmanjšuje velikost in stroške. V osemdesetih letih -1990 s je digitalna obdelava signala izboljšala natančnost in stabilnost senzorjev, kar je povzročilo pametne senzorje. V 21. stoletju so brezžične komunikacijske in IoT tehnologije spodbudile razvoj brezžičnih senzorjev tlaka, medtem ko so novi materiali in procesi razširili svoje meje uspešnosti. Nedavni preboj v tehnologiji Monosilicon imajo povišano natančnost merjenja tlaka na nove višine, medtem ko večfunkcionalna integracija in aplikacije AI na novo definirajo prihodnost tlačnih senzorjev. Od preprostih mehanskih naprav do inteligentnih zaznavnih vozlišč so se tlačni senzorji razvili iz osnovne do zapletene, enofunkcijske do večparametra in ožičene v brezžične sisteme.
Delovna načela različnih tlačnih senzorjev
Tlačni senzorji delujejo na različnih načelih, od katerih ima vsak edinstven značilnosti. Piezoresistivni senzorji uporabljajo piezoresistivni učinek v polprevodnikih ali kovinah, pretvorbe se spremenijo v električne signale prek mostu iz pšeničnega kamna, ko tlak deformira diafragmo. Kapacitivni senzorji merijo tlačne spremembe v razdalji med ploščami kondenzatorjev, ki nudijo nizko porabo energije in visoko občutljivost. Resonantni senzorji zaznajo tlak s spremljanjem frekvenčnih premikov vibrirajočih elementov (npr. Silicijeve nosilce ali kremenčev kristali), ki dosegajo zelo visoko natančnost z višjimi stroški. Optični senzorji se zanašajo na spremembe v vlakninah ali rešetkastih lastnostih, zaradi česar so primerni za visoko elektromagnetno interferenčno okolje. Piezoelektrični senzorji ustvarjajo naboje pod pritiskom, idealni za dinamične meritve tlaka. Druge vrste vključujejo elektromagnetne senzorje, ki temeljijo na načelih LVDT (linearni spremenljivi diferenčni transformator) in senzorjev žage (površinskega akustičnega vala). Vsako načelo določa razlike v natančnosti, stabilnosti, temperaturni zmogljivosti in stroških, kar uporabnikom omogoča, da izberejo najboljšo vrsto za njihove potrebe. Sodobni senzorji pogosto združujejo več načel z naprednimi kompenzacijskimi algoritmi za optimalno delovanje.
Skupne izhodne metode za tlačne senzorje
Tlačni senzorji ponujajo različne izhodne signale, ki so predvsem razvrščeni kot analogni ali digitalni. Analogni izhodi vključujejo trenutne signale 4-20 MA in 0-5 v\/0-10 V napetostni signali, ki so preprosti, zanesljivi in odporni na hrup za prenos na dolge razdalje v industrijskih nastavitvah. Za višje zahteve lahko izhode na milivoltu obdelujejo zunanji ojačevalniki. Digitalni izhodi vključujejo serijske vmesnike, kot so I2C, SPI in RS485, kot tudi industrijske standarde, kot sta protokol Can Can Bus in Hart, ki ponujajo boljšo imunost hrupa in podatkovne zmogljivosti za računalniško integracijo. Z napredkom IoT brezžični izhodi, kot so Lora, NB-IOT in Bluetooth, omogočajo daljinsko spremljanje. Pametni senzorji lahko integrirajo tudi protokole Fieldbus, kot sta Modbus in Profibus za neposredno povezljivost sistema industrijskega krmiljenja. Nekateri specializirani senzorji zagotavljajo frekvenčne ali PWM (modulacije impulzne širine) za določene aplikacije. Izbira je odvisna od razdalje prenosa, okoljskih motenj, združljivosti sistema in potreb po moči, pri sodobnih senzorjih, ki pogosto ponujajo več izhodnih možnosti za zadovoljevanje različnih potreb.
Prednosti senzorjev Monosilicon
Monosiliconski senzorji predstavljajo vrhunec tehnologije merjenja tlaka, ki ponuja več ključnih prednosti. Prvič, njihova kristalna struktura brez napak zagotavlja izjemno dolgoročno stabilnost in ponovljivost, ki običajno doseže 0. 1%fs\/leto. Drugič, vrhunske mehanske in elastične lastnosti omogočajo ultra visoko natančnost, pri čemer nekateri modeli dosežejo 0. 01%fs. Tretjič, minimalni temperaturni koeficienti omogočajo stabilno zmogljivost v širokem območju (-40 do 125 stopinj) brez zapletene kompenzacije. Poleg tega izjemna odpornost proti utrujenosti vzdrži več kot 10 milijonov tlačnih ciklov brez razgradnje. Z vidika proizvodnje polprevodniški procesi zagotavljajo doslednost, zmogljivost množične proizvodnje in kompaktne velikosti. V težkih okoljih ti senzorji kažejo vrhunsko odpornost na šok in vibracije, skupaj z boljšo združljivostjo medijev. Zaradi teh prednosti so senzorji monosiliconov idealni za zahtevne aplikacije, kot so vesoljski, natančni instrumenti in raziskovanje nafte, kjer se višji začetni stroški izravnajo z dolgoročno zanesljivostjo in zmogljivostjo.
Proces izdelave senzorjev Monosilicon
Proizvodnja senzorjev Monosilicon združuje tehnologije polprevodnikov in natančnosti, ki vključujejo zapletene, stroge procese. Začne se s pripravo silikonskih ingot z visoko čistostjo z uporabo metod Czochralski (CZ) ali float coni (FZ) za rast monokristalnih palic brez napak, ki so narezane na rezine. Po natančnem brušenju in poliranju na pod-mikronsko ploščo fotolitografija definira občutljiva območja na površini rezin. Anizotropno mokro ali suho jedkanje nato tvori natančne diafragme strukture, običajno z debelino, nadzorovanimi na več deset mikronov (± 1 µm toleranca). Ionska implantacija ali difuzija ustvarja piezoresistorje v kritičnih regijah, ki se aktivirajo z visokotemperaturnim žarjenjem. Pasivacijske plasti se odlagajo za zaščito občutljivih elementov, čemur sledi anodna vez na steklo ali drugo silicijevo rezino, da tvorijo referenčni vakuumski ali tlačni votlini. Po embalaži na ravni čipa lasersko obrezovanje in kompenzacijo temperature zagotavljata dosledne izhodne značilnosti. Nazadnje se senzijski čip sestavlja v nerjaveče jeklo ali keramične ohišja s signalnimi kondicijskimi vezji, ki so pod strogimi testi staranja in kalibracijo, preden postanejo končni izdelki. Celoten postopek zahteva okolje za čiščenje, vključuje na stotine korakov in zahteva strogo ključ za nadzor kakovosti za visoko zmogljivost senzorja.
Prihodnji razvoj senzorjev monozilikov
Tehnologija senzorjev Monosilicon še naprej hitro napreduje, prihodnji trendi pa se osredotočajo na več področij. Za izboljšanje zmogljivosti bosta optimizirana kristalna orientacija in doping povečala občutljivost, hkrati pa zmanjšala hrup za večjo ločljivost. Novi materiali, kot je silicijev karbid, lahko za ekstremno okolje razširijo temperature delovanja po 800 stopinj. Integracija je še ena ključna smer, saj monosilikonski senzorji združujejo temperaturo, pospeševanje in kemično zaznavanje na enem čipu za večnamenske sisteme. Brezžični in pametni trendi bodo privedli do samostojnih senzorjev z energijo in AI čipi za računalništvo. Proizvodnja lahko sprejme 3D tiskanje in samonastavitev za zmanjšanje stroškov za zapletene strukture. Aplikacije se bodo razširile od industrijskega nadzora do biomedicine in potrošniške elektronike, kot so vsadljivi monitorji krvnega tlaka in prepoznavanje potez. Kvantni učinki v Monosiliconu bi lahko sprostili nova merilna načela, ki presegajo klasično fiziko. S proliferacijo 5G in IoT bodo ti senzorji postali kritična vozlišča v omrežjih pametnega zaznavanja, kar bo zagotavljalo natančne podatke o tlaku za digitalizirano družbo.
