MEMS压力传感器-检测方法及压力测量类型

2023-11-23
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摘要 MEMS压力传感器-检测方法及压力测量类型

压力传感器是一种常用的压力仪表,在多个行业中都有一定的应用。用户在使用压力传感器的时候确定如何检测微压压力传感器显得十分重要,检测微压压力传感器根据目的不同,检测的项目也不一样,当然检测的方法也就会有区别。今天小编主要来为大家介绍一下压力传感器常用的3种检测方法,希望可以帮助到大家。

  1、加压检测,检单的方法是:给传感器供电,用嘴吹压力传感器的导气孔,用万用表的电压档检测传感器输出端的电压变化。如果微差压压力传感器的相对灵敏度很大,这个变化量会明显。如果丝毫没有变化,就需要改用气压源施加压力。

  通过以上方法,基本可以检测一个传感器的状况。如果需要准确的检测,就需要用标准的压力源,给微差压压力传感器压力,按照压力的大小和输出信号的变化量,对传感器进行校准。并在条件许可的情况下,进行相关参数的温度检测。

  2、零点的检测,用万用表的电压档,检测在没有施加压力的条件下,传感器的零点输出。这个输出一般为mV级的电压,如果超出了传感器的技术指标,就说明传感器的零点偏差超范围。

  3、桥路的检测,主要检测传感器的电路是否正确,一般是惠斯通全桥电路,利用万用表的欧姆档,量输入端之间的阻抗、以及输出端之间的阻抗,这两个阻抗就是MEMS压力传感器的输入、输出阻抗。如果阻抗是无穷大,桥路就是断开的,说明传感器有问题或者引脚的定义没有判断正确。

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All Sensors Pressure Points are application tips to simplify designing with microelectromechanical (MEMS) pressure sensors and avoiding common pitfalls.

All Sensors 传感器压力点都是应用程序的技巧,可以用微机电(MEMS)压力传感器来简化设计,避免常见的缺陷。

Pressure Point 1: MEMS Pressure Sensors - Pressure Measurement Types

压力点1:MEMS压力传感器-压力测量类型


MEMS压力传感器的出现改变了系统设计者和应用工程师测量压力的方式。使用简单,小尺寸,低成本和坚固性使这些传感器能够处理汽车和工业过程控制以及医疗和手持式便携设备的应用。例如,在手持导航设备中高精度的高度测量,如拥有三轴加速计、陀螺仪和磁力计的智能手机可以增加十分之一的自由度。压力测量使导航设备能够定位目的地的确切楼层。

 MEMS压力传感器通常测量硅隔膜上的压力差。如图1所示,有三种类型:

表压(a),零点以当地大气压为参考点的压力测量

绝压(b),零点以密封在芯片内的绝对真空为基准的压力测量。

差压(c),任意两个压力之差称为差压(delta P或ΔP)

传感专家

图1所示。表压,绝压和差压测量在硅膈膜的每一边都有不同类型的压力。

  在这些设计中,隔膜是用微机械蚀刻的,这是一种化学蚀刻工艺。测量技术可以包括电容性或电阻性(压电式或压阻式)。压阻式设计如图1所示。真空是一个负的表压或低于大气压的值。在指定或讨论压力测量的类型时,必须确定测量的类型,以传达测量技术的准确描述。表1显示了几种常用测量的传感器需求。

大气压力和高度


假设最基本的压力测量是大气压力。海平面的标准大气压为29.92英寸汞(Hg)(760 mm Hg(Torr)或14.696 psi)。大气压力随着海拔的增加而下降,随着海拔的降低而上升。低、高的天气模式减少或增加大气压力。无液气压计提供绝对压力测量。

高度计是一种绝对压力计(测量),显示高于海平面的高度。空气压力相对海拔高度的转换经常是通过气压高度表换算。例如,海拔10000英尺的地方是10.1 psia(69.7 kPa)。压力海拔(Halt)可以用这个方程来计算:

Halt = (1-(psta/1013.25)^0.190284)x145366.45   Eq. 1

其中,Halt是海拔高度,单位为英尺,psta为压力单位毫巴(mBar)或百帕(hPa)


液柱高度


对于标准液体,在液体中的深度H的绝对压强定义为:

Pabs = P + (ρ x g x H)   Eq. 2


备注:

Pabs是kg/m-s 2(或Pa)深度H的绝对压强。

P是液体顶部的外部压力,通常是开放式的大气压力

液体的密度(例如,纯水是1克/cm3,4℃,盐水是1.025 g/cm3)

g是重力加速度(g=9.81/s2)(32.174 ft/s2))

H是米或英尺的深度



水深


根据Eq.2,水下物体压力的增加基于液体密度和深度。常见的深度测量包括淡水或盐水。对于淡水来说,每英尺的压力增加0.43 psi,在盐水中,每英尺是0.44 psi。一名潜水员的潜水压力计(SPG)或深度计是绝对的压力读数。潜水计算机提供了安全上浮所需的时间,因为即使100英尺的深度也能产生400 kPa(3.951个大气压,或58.1 psi)的压力。


管道流量


有几个因素决定了流体流动应用中出现的压力下降,包括层流与紊流、流速、运动粘度和雷诺数、管道内部的粗糙度以及直径、长度和形状因素。孔板、文丘里管和喷嘴简化了的情况。在这些情况下(参见图2),流量与ΔP(p1-p2)相关:


q = cd π/4 D22 [2(P1 - P2) / ρ(1 - d4) ]1/2

备注:

q是m3/s的流

cd是流量系数,面积比=A2/A1

P1和P2单位为N/m2中

Ρ为流体密度传感专家:单位为kg/m3

D2是孔口,文丘里或喷嘴直径(m)

D1是上游和下游管径(m)

d=D2/D1直径比



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