новости компании о Как минимизировать перегрев датчиков давления

Феномен температурного дрейфа датчиков давления может вызывать колебания показаний до достижения рабочей температуры системы.в медицинском оборудовании, например, в больничных аппаратах дыхания, приборы для тестирования функции легких и новорожденные мониторы, которые требуют непрерывной высокой точности, это изменение температуры неприемлемо.Проверка базового пьезорезистивного датчика давления помогает понять влияние дрейфа предварительного нагрева.

Этот датчик состоит из основного корпуса (т.е. "чипа") и тонкой кремниевой диафрагмы с четырьмя пиезорезистивными торсионными структурами на его поверхности.Пьезорезистивные элементы меняют свои значения сопротивления с изменениями напряжения, и они обычно расположены в мостовой структуре и точно установлены на поверхности диафрагмы, чтобы повысить реакцию на деформацию диафрагмы.Эта конструкция может эффективно улучшить чувствительность ответа при изменении разницы давления с обеих сторон диафрагмы.

В базовых датчиках давления есть два основных источника предварительного нагрева.температура поверхности, а в результате горячие точки (вклад поверхности) вызывают дисбаланс в мосту сопротивления на поверхности чипа и диафрагмы.Повышение температуры элемента, воспринимающего сопротивление, пропорционально рассеянной мощности и, следовательно, пропорционально квадрату напряжения возбуждения датчика (ΔTαV2).

Поэтому, когда напряжение возбуждения уменьшается вдвое, повышение температуры элемента чувствительности будет уменьшено на четверть, тем самым уменьшая состояние предварительной нагрева поверхности в четыре раза.Поскольку уровень сигнала датчика также будет снижен на четверть в обоих случаях (с уменьшенным напряжением питания), общий эффект заключается в том, чтобы уменьшить ошибку предварительного нагрева из-за вклада поверхности вдвое.уменьшение питания датчика окажет негативное влияние на уровень электронного шума системы.

Другим предпочтительным решением является регулирование напряжения питания датчика в соответствии с требованиями к пропускной способности системы.Эта конструкция регулирует время включения датчика в средний рабочий цикл (iХотя механизм осуществления этого метода немного сложнее, он позволяет установить, что в процессе сжимания тепловой энергии в процессе сжимания тепловой энергии происходит изменение температуры.обеспечивает превосходную производительность, не влияя на уровень шума системы.

Здесь период p между импульсами питания приложения относится к времени, когда питание отключено, плюс время, когда питание включено.Это время, необходимое для всех сигналов, чтобы стабилизироваться и для датчика, чтобы взять показания.

Например, рассмотрим устройство, которое должно принимать показания каждые 500 мс, с временем стабилизации 4 мс и временем получения сигнала 1 мс. По сравнению с немодулированной системой,средняя мощность датчика составляет только 1% от применяемой мощности ((1 мс + 4 мс) / 500 мс)Конечно, этот промежуток времени зависит от требований к отбору проб при применении.учитывая преимущества регулирования питания датчиков, это второстепенное ограничение.

Технология компенсации температуры

Другая основная причина дрейфа предварительного нагрева на самом деле больше связана с характеристиками датчика, которые тесно связаны с технологией компенсации температуры системы.Такие системы обычно оснащены внешними датчиками температуры для калибровки датчика давления для устранения влияния температурыВ системе с двумя датчиками между внешним устройством и поверхностью диафрагмы будет генерироваться температурный градиент.Время, необходимое для стабилизации этого температурного градиента, будет восприниматься как феномен предварительного нагрева.

Используя сопротивление датчика (сопротивление моста, которое варьируется в зависимости от температуры) в качестве элемента измерения температуры, это влияние может быть сведено к минимуму.мост датчика давления заменяет термистор (резистор, используемый для измерения изменений температуры), обычно используемый в схемеДатчик моста имеет относительно высокий положительный температурный коэффициент (TCR),так что повышение температуры будет постепенно вызывать выходный сигнал напряжение (Vt) температуры мониторинга части цепи, чтобы показать отрицательное изменениеИзменение Vt относительно эталонного напряжения (Vref) на самом деле является эффективным измерением самой температуры датчика.Система электроники использует это измерение в качестве температурного эталона калибровки для датчика давленияПоскольку нет необходимости полагаться на внешний датчик температуры, в системе нет температурного градиента, что устраняет так называемое явление предварительного нагрева.путем сочетания методов регулирования мощности и компенсации температуры, влияние дрейфа предварительного нагрева может быть почти полностью устранено.