I. 소개
산업 공정 제어 분야에서 압력/차압 측정은 생산 안전과 운영 안정성을 보장하는 핵심 요소입니다. 기존의 금속 정전 용량 또는 압전 저항 실리콘 센서는 극한의 작동 조건에서 다이어프램 피로, 제로 드리프트 및 심지어 구조적 손상이 발생하기 쉬우므로 높은 과부하 및 강한 충격이 수반되는 복잡한 시나리오의 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. 높은 과부하 보호 설계와 우수한 기계적 안정성을 활용한 모노실리콘압력 센서석유화학, 전력, 야금 등의 산업에서 선호되는 측정 솔루션이 되었습니다. 이 기사에서는 구조적 원리와 실제 산업 시나리오를 결합하여 모노실리콘 고과부하 센서의 기술적 장점과 응용 가치에 대해 체계적으로 자세히 설명합니다.
II. 모노실리콘 고과부하 센서의 구조원리
2.1 코어 구조 및 과부하 보호 메커니즘
모노실리콘 높은 과부하압력 센서이중 격리 다이어프램, 중앙 다이어프램, 오일-압력 전달로 구성된 다층 보호 구조를 채택합니다. 핵심 원리는 그림에 나와 있습니다.
- 압력 전달 경로:고압측/저압측-의 중간 압력이 격리 다이어프램에 작용합니다. 압력은 내부에 충전된 실리콘 오일을 통해 주름진 중앙 다이어프램에 균일하게 전달된 다음 오일 경로를 통해 상단 모노실리콘 칩까지 전달됩니다. 마지막으로 칩은 압력 차이를 전기 신호 출력으로 변환합니다.
높은 과부하 보호 메커니즘:
- 제한 보호:센터 다이어프램은 특수 소재로 제작되었습니다. 과부하 압력(예: 과압, 수격 충격)에서는 칩이 변형되어 칩으로의 압력 전달을 방지하여 칩을 보호할 수 있습니다.
- 격리 버퍼링:두 개의 격리 다이어프램은 첫 번째 방어선 역할을 합니다. 중앙 다이어프램과 함께 작동하여 순간적인 고압-충격을 견딜 수 있습니다. 격리 다이어프램이 기판과 접촉하고 중앙 다이어프램이 동시에 변형되면 칩에 추가 압력 전달이 방지됩니다. 또한 격리 다이어프램은 코어 감지 요소로부터 매체를 격리합니다.
- 오일-충진 압력 균등화:실리콘 오일은 압력 전달 매체 역할을 하여 압력을 고르게 분산시키고 국부적인 응력 집중을 방지하며 내충격성을 더욱 향상시킵니다.
2.2 모노실리콘 소재의 기계적 장점
모노실리콘 소재는 매우 낮은 히스테리시스, 매우-탄성 한계 및 장기-안정성을 제공합니다.
- -40도 ~ 125도의 넓은 온도 범위에서 기계적 성능 드리프트가 거의 없는 안정적인 탄성 계수.
- 기존 금속 재료보다 훨씬 높은 항복 강도를 가지며, 소성 변형 없이 측정 범위의 몇 배에 달하는 과부하 압력을 견딜 수 있습니다.
- 균일한 결정 구조는 압력---전기 신호 변환의 선형성과 반복성을 보장합니다.
