أخبار الشركة عن كيفية تقليل انحراف التسخين المسبق لمستشعرات الضغط

ظاهرة الانحراف الحراري لأجهزة استشعار الضغط يمكن أن تسبب تقلبات في القراءة حتى يصل النظام إلى درجة حرارة العمل. عادة ما يكون لهذا الوضع تأثير ضئيل.في المعدات الطبية مثل أجهزة تنفس المستشفيات، أجهزة اختبار وظيفة الرئة، ومراقبة الأطفال حديثي الولادة التي تتطلب دقة عالية مستمرة، هذا الانحراف في درجة الحرارة غير مقبول.التحقق من أساسي جهاز استشعار الضغط المقاوم للضغط يساعد على فهم تأثير الانجراف التسخين المسبق.

يتكون هذا المستشعر من الجسم الرئيسي (أي "الشريحة") والحجاب الحاجز السيليكوني الرقيق مع أربعة هياكل التواء القطعية على سطحه.تتغير العناصر المقاومة للضغط مع تغيرات التوتر، وعادة ما يتم ترتيبها في بنية جسر وتثبيتها بدقة على سطح الحجاب الحاجز لتعزيز الاستجابة لتشوه الحجاب الحاجز.هذا التصميم يمكن أن تحسن بشكل فعال حساسية الاستجابة عندما يغير فرق الضغط على جانبي الحجاب الحاجز.

هناك مصدرين رئيسيين لتحريك التسخين المسبق في أجهزة استشعار الضغط الأساسية. واحد هو تحريك التسخين المسبق لعنصر الاستشعار. عندما يصل النظام إلى درجة حرارة التشغيل،درجة حرارة سطح، والنقاط الساخنة الناتجة (مساهمة السطح) تسبب عدم التوازن في جسر المقاومة على سطح الشريحة والحجاب الحاجز.ارتفاع درجة حرارة عنصر استشعار المقاومة متناسب مع الطاقة المنبثقة وبالتالي متناسب مع مربع جهد إثارة المستشعر (ΔTαV2).

لذلك، عندما يتم خفض فولتاج الإثارة إلى النصف، فإن ارتفاع درجة حرارة عنصر الاستشعار سيتم تخفيضها بمقدار ربع، وبالتالي خفض حالة سطح التسخين المسبق بأربع مرات.بما أن مستوى إشارة جهاز الاستشعار سيتم تخفيضها أيضا بنحو ربع في كلتا الحالتين (مع انخفاض فولتاج الإمداد)، فإن التأثير العام هو خفض خطأ التسخين المسبق بسبب مساهمة السطح إلى النصف.انخفاض إمدادات الطاقة للمستشعر سيكون له تأثير سلبي على مستوى الضوضاء الإلكترونية للنظام.

الحل المفضل الآخر هو تعديل فولتاج إمدادات المستشعر وفقًا لمتطلبات عرض النطاق الترددي للنظام. على وجه التحديد ، يتم تشغيل المستشعر فقط عند الحاجة.هذا التصميم يضبط وقت تشغيل جهاز الاستشعار إلى متوسط دورة العمل (iعلى الرغم من أن آلية تنفيذ هذه الطريقة أكثر تعقيداً قليلاً ، إلا أن هذه الطريقة قد تكون أكثر تعقيداً.يقدم أداء ممتاز دون التأثير على مستوى ضوضاء النظام.

هنا، الفترة p بين نبضات الطاقة من التطبيق يشير إلى الوقت عندما يكون الطاقة مغلقة زائد الوقت عندما يكون الطاقة على.هذا هو الوقت المطلوب لجميع الإشارات لتحقيق الاستقرار وللمستشعر لاتخاذ القراءات.

على سبيل المثال، فكر في جهاز يحتاج إلى أخذ القراءات كل 500 ميس، مع وقت الاستقرار من 4 ميس ووقت اكتساب إشارة من 1 ميس.متوسط طاقة جهاز الاستشعار هو 1% فقط من الطاقة المطبقة ((1 ms + 4 ms) / 500 ms)بالطبع هذه الفترة الزمنية تعتمد على متطلبات أخذ العينات في التطبيق. بسبب تأثير الشحنات السطحية ، فإن ثابتة p والوقت t مهمة جداً. ومع ذلك ،مع الأخذ بعين الاعتبار فوائد تنظيم إمدادات الطاقة للمستشعر، هذا هو الحد الثانوي.

تقنية تعويض الحرارة

السبب الرئيسي الآخر لتحريك التسخين المسبق يرتبط في الواقع أكثر بخصائص الاستشعار ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتكنولوجيا تعويض درجة الحرارة للنظام.هذه الأنظمة عادة ما تكون مجهزة بأجهزة استشعار درجة حرارة خارجية لتنسيق جهاز استشعار الضغط للقضاء على تأثير درجة الحرارةفي نظام مستشعر مزدوج ، سيتم إنشاء تراجع درجة الحرارة بين الجهاز الخارجي و سطح الحجاب الحاجز.الوقت اللازم لهذا التدرج الحرارية لتحقيق الاستقرار سوف ينظر إليها على أنها ظاهرة الانجراف قبل التسخين.

باستخدام مقاومة المستشعر (مقاومة الجسر التي تختلف مع درجة الحرارة) كعنصر استشعار درجة الحرارة ، يمكن تقليل هذا التأثير إلى الحد الأدنى.جسر جهاز استشعار الضغط يحل محل ترمستور (مقاومة تستخدم لقياس تغيرات درجة الحرارة) تستخدم عادة في الدائرة، تشكل فعليا جسر Wheatstone. جسر جهاز الاستشعار لديه معامل درجة حرارة إيجابي مرتفع نسبيا (TCR) ،لذلك زيادة في درجة الحرارة سوف تسبب تدريجيا في تشغيل إشارة الطاقة الخارجة (Vt) من جزء مراقبة درجة الحرارة من الدائرة لإظهار تغيير سلبيتغير Vt بالنسبة لجهد المرجعية (Vref) هو في الواقع قياس فعال لدرجة حرارة جهاز الاستشعار نفسه.تستخدم الإلكترونيات النظام هذا القياس كمرجع درجة حرارة المعايرة لمستشعر الضغطوبما أنه لا توجد حاجة إلى الاعتماد على جهاز استشعار درجة الحرارة الخارجي، لا يوجد تراجع درجة الحرارة في النظام، وبالتالي القضاء على ما يسمى ظاهرة الانجراف قبل التسخين.من خلال الجمع بين تقنيات تنظيم الطاقة وتعويض درجة الحرارة، يمكن القضاء على تأثير الانجراف من قبل التسخين بالكامل تقريبا.