I. บทนำ
ในด้านการควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรม การวัดความดัน/แรงดันต่างเป็นองค์ประกอบหลักในการรับรองความปลอดภัยในการผลิตและความเสถียรในการปฏิบัติงาน เซ็นเซอร์ความจุโลหะแบบเดิมหรือเซ็นเซอร์ซิลิคอนไพโซรีซีฟมีแนวโน้มที่จะเกิดความล้าของไดอะแฟรม การเคลื่อนตัวเป็นศูนย์ และแม้กระทั่งความเสียหายของโครงสร้างภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรง ทำให้เป็นการยากที่จะตอบสนองความต้องการของสถานการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับการโอเวอร์โหลดสูงและแรงกระแทกที่รุนแรง ใช้ประโยชน์จากการออกแบบป้องกันการโอเวอร์โหลดสูงและความเสถียรทางกลที่ยอดเยี่ยม โมโนซิลิคอนเซ็นเซอร์ความดันได้กลายเป็นโซลูชันการวัดที่ต้องการในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ปิโตรเคมี พลังงานไฟฟ้า และโลหะวิทยา บทความนี้จะอธิบายอย่างละเอียดอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับข้อดีทางเทคนิคและมูลค่าการใช้งานของเซ็นเซอร์รับน้ำหนักเกินสูงแบบโมโนซิลิคอน โดยรวมหลักการทางโครงสร้างเข้ากับสถานการณ์ทางอุตสาหกรรมที่ใช้งานได้จริง
ครั้งที่สอง หลักการโครงสร้างของเซนเซอร์โอเวอร์โหลดสูงแบบโมโนซิลิคอน
2.1 โครงสร้างหลักและกลไกป้องกันการโอเวอร์โหลด
โมโนซิลิคอนโอเวอร์โหลดสูงเซ็นเซอร์ความดันใช้โครงสร้างป้องกันหลาย-ชั้นซึ่งประกอบด้วยไดอะแฟรมแยกคู่ ไดอะแฟรมตรงกลาง และ-การส่งผ่านแรงดันที่เติมน้ำมัน หลักการสำคัญแสดงไว้ในภาพ:
- เส้นทางการส่งผ่านแรงดัน:แรงกดปานกลางบน-ด้านแรงดันสูง/ต่ำ-จะกระทำกับไดอะแฟรมแยก ความดันจะถูกส่งไปยังไดอะแฟรมศูนย์กลางลูกฟูกอย่างสม่ำเสมอผ่านน้ำมันซิลิโคนที่เติมภายใน จากนั้นส่งผ่านเส้นทางน้ำมันไปยังชิปโมโนซิลิคอนด้านบน สุดท้าย ชิปจะแปลงความแตกต่างของแรงดันให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า
กลไกป้องกันการโอเวอร์โหลดสูง:
- การป้องกันขีดจำกัด:ไดอะแฟรมตรงกลางทำจากวัสดุพิเศษ ภายใต้แรงดันเกินพิกัด (เช่น แรงดันเกิน การกระแทกของค้อนน้ำ) ชิปสามารถเปลี่ยนรูปได้ ป้องกันการส่งผ่านแรงดันไปยังชิป จึงเป็นการปกป้องชิป
- การแยกบัฟเฟอร์:ไดอะแฟรมแยกสองตัวทำหน้าที่เป็นแนวป้องกันด่านแรก เมื่อทำงานร่วมกับไดอะแฟรมตรงกลาง จึงสามารถทนต่อแรงกระแทกแรงดันสูง-ได้ในทันที เมื่อไดอะแฟรมแยกส่วนสัมผัสกับซับสเตรตและไดอะแฟรมตรงกลางเปลี่ยนรูปพร้อมกัน จะช่วยป้องกันการส่งผ่านแรงดันไปยังชิปเพิ่มเติม ไดอะแฟรมแยกส่วนยังแยกตัวกลางออกจากองค์ประกอบการตรวจจับหลักด้วย
- น้ำมัน-การปรับสมดุลแรงดันเติม:น้ำมันซิลิโคนทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการส่งผ่านแรงดัน กระจายแรงดันอย่างสม่ำเสมอ หลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเครียดในท้องถิ่น และเพิ่มความต้านทานต่อแรงกระแทกอีกด้วย
2.2 ข้อดีทางกลของวัสดุโมโนซิลิคอน
วัสดุโมโนซิลิคอนมีฮิสเทรีซิสต่ำมาก -ขีดจำกัดความยืดหยุ่นสูงเป็นพิเศษ และ-ความเสถียรในระยะยาว:
- โมดูลัสยืดหยุ่นที่เสถียร โดยแทบไม่มีสมรรถนะทางกลเคลื่อนตัวข้ามช่วงอุณหภูมิกว้างตั้งแต่ -40 องศา ถึง 125 องศา
- ความแข็งแรงของผลผลิตสูงกว่าวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมอย่างมาก สามารถทนต่อแรงกดดันเกินพิกัดได้หลายเท่าของช่วงการวัด โดยไม่เสียรูปพลาสติก
- โครงสร้างผลึกที่สม่ำเสมอช่วยให้เกิดความเป็นเส้นตรงและความสามารถในการทำซ้ำของความดัน-เป็น-การแปลงสัญญาณไฟฟ้า
