MEMS Αισθητήρας πίεσης

1. Τι είναι ο αισθητήρας πίεσης MEMS

Ο αισθητήρας πίεσης είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανική πρακτική, που συνήθως αποτελείται από ευαίσθητα στην πίεση στοιχεία (ελαστικά ευαίσθητα στοιχεία, ευαίσθητα στοιχεία μετατόπισης) και μονάδες επεξεργασίας σήματος, η αρχή λειτουργίας βασίζεται συνήθως στην αλλαγή των ευαίσθητων στην πίεση υλικών ή της πίεσης που προκαλείται από παραμόρφωση. μπορεί να αισθανθεί το σήμα πίεσης και μπορεί να μετατρέψει το σήμα πίεσης σε διαθέσιμο ηλεκτρικό σήμα εξόδου σύμφωνα με ορισμένους νόμους. Για ακριβή μέτρηση, έλεγχο και παρακολούθηση, με υψηλή ακρίβεια, αντοχή στη διάβρωση και συμπαγή κατασκευή, κατάλληλο για ποικίλα σκληρά περιβάλλοντα.

Αισθητήρες πίεσης MEMS, το πλήρες όνομα: Αισθητήρας πίεσης μικροηλεκτρομηχανικού συστήματος, ενσωματώνει τεχνολογία μικροηλεκτρονικής αιχμής και τεχνολογία μικρομηχανικής ακριβείας. Μέσω του συνδυασμού μικρομηχανικής δομής και ηλεκτρονικού κυκλώματος, το τσιπ από παραδοσιακά υλικά ημιαγωγών, όπως γκοφρέτες μονοκρυσταλλικού πυριτίου, χρησιμοποιείται ως το κύριο μέρος για τη μέτρηση της πίεσης ανιχνεύοντας φυσική παραμόρφωση ή συσσώρευση φορτίου. Στη συνέχεια μετατρέπεται σε ηλεκτρικά σήματα για επεξεργασία ώστε να πραγματοποιηθεί η ευαίσθητη παρακολούθηση και η ακριβής μετατροπή των μεταβολών της πίεσης. Το βασικό του πλεονέκτημα έγκειται στον σχεδιασμό μικρογραφίας του, ο οποίος δίνει στους αισθητήρες πίεσης MEMS ανώτερη απόδοση όσον αφορά την ακρίβεια, το μέγεθος, την ταχύτητα απόκρισης και την κατανάλωση ενέργειας.

2. Χαρακτηριστικά αισθητήρα πίεσης MEMS

Οι αισθητήρες πίεσης MEMS μπορούν να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας τεχνολογίες παρόμοιες με τα ολοκληρωμένα κυκλώματα, επιτρέποντας μαζική παραγωγή υψηλής ακρίβειας και χαμηλού κόστους. Αυτό ανοίγει την πόρτα στη μαζική χρήση χαμηλού κόστους αισθητήρων MEMS για ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και προϊόντα βιομηχανικού ελέγχου διεργασιών, καθιστώντας τον έλεγχο πίεσης απλό, φιλικό προς το χρήστη και έξυπνο.

Οι παραδοσιακοί αισθητήρες μηχανικής πίεσης βασίζονται στην παραμόρφωση μεταλλικών ελαστομερών υπό πίεση, η οποία μετατρέπει τη μηχανική ελαστική παραμόρφωση σε ηλεκτρική έξοδο. Επομένως, δεν μπορούν να είναι τόσο μικρά όσο τα ολοκληρωμένα κυκλώματα όσο οι αισθητήρες πίεσης MEMS και το κόστος τους είναι πολύ υψηλότερο από τους αισθητήρες πίεσης MEMS. Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς μηχανικούς αισθητήρες, οι αισθητήρες πίεσης MEMS έχουν μικρότερο μέγεθος, με το μέγιστο να μην υπερβαίνει το ένα εκατοστό. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή μηχανική τεχνολογία κατασκευής, η σχέση κόστους-αποτελεσματικότητάς τους βελτιώνεται σημαντικά.

3. Εφαρμογή αισθητήρα πίεσης MEMS

Η αυτοκινητοβιομηχανία:

Ο τομέας της αυτοκινητοβιομηχανίας είναι μία από τις σημαντικές κατάντη εφαρμογές των αισθητήρων MEMS. Στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας, οι αισθητήρες πίεσης MEMS χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα ασφαλείας (όπως παρακολούθηση πίεσης συστημάτων πέδησης, έλεγχος πίεσης αερόσακων και προστασία από σύγκρουση), έλεγχος εκπομπών (έλεγχος και παρακολούθηση πίεσης αερίων εκπομπών κινητήρα), παρακολούθηση ελαστικών, διαχείριση κινητήρα και συστήματα ανάρτησης λόγω της μικρογραφίας, της υψηλής ακρίβειας και της αξιοπιστίας τους. Τα αυτοκίνητα υψηλών προδιαγραφών συνήθως διαθέτουν εκατοντάδες αισθητήρες, συμπεριλαμβανομένων 30-50 αισθητήρων MEMS, εκ των οποίων περίπου 10 είναι αισθητήρες πίεσης MEMS. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να παρέχουν κρίσιμα δεδομένα για να βοηθήσουν τους κατασκευαστές αυτοκινήτων να βελτιστοποιήσουν την απόδοση του κινητήρα, να βελτιώσουν την απόδοση καυσίμου και να αυξήσουν την ασφάλεια οδήγησης.

Ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης:

Με την ανάπτυξη εφαρμογών όπως η τρισδιάστατη πλοήγηση, η παρακολούθηση κίνησης και η παρακολούθηση της υγείας, η εφαρμογή αισθητήρων πίεσης MEMS στα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης γίνεται ολοένα και πιο κοινή. Οι αισθητήρες πίεσης σε συσκευές όπως smartphone, tablet και smartwatches μπορούν να χρησιμοποιηθούν για λειτουργίες όπως βαρόμετρα, υψόμετρα και πλοήγηση σε εσωτερικούς χώρους. Οι αισθητήρες πίεσης σε έξυπνες φορητές συσκευές μπορούν επίσης να παρακολουθούν δείκτες άσκησης και υγείας, όπως καρδιακούς παλμούς και σωματική δραστηριότητα, παρέχοντας πιο ακριβή δεδομένα. Επιπλέον, οι αισθητήρες πίεσης MEMS χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομείς όπως τα drones και τα μοντέλα αεροσκαφών, παρέχοντας πληροφορίες για το υψόμετρο και συνεργάζονται με συστήματα πλοήγησης για την επίτευξη ακριβούς ελέγχου πτήσης.

Ιατρική βιομηχανία:

Στην ιατρική βιομηχανία, οι αισθητήρες πίεσης MEMS χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες ιατρικές συσκευές και συστήματα ανίχνευσης. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ανίχνευση αρτηριακής πίεσης, έλεγχο αναπνευστήρων και αναπνευστήρων, παρακολούθηση εσωτερικής πίεσης και συστήματα χορήγησης φαρμάκων. Αυτοί οι αισθητήρες παρέχουν ακριβείς μετρήσεις πίεσης για να βοηθήσουν τους ιατρούς στη διάγνωση και τη θεραπεία.

Βιομηχανικός αυτοματισμός:

Στον τομέα του βιομηχανικού αυτοματισμού, οι αισθητήρες πίεσης MEMS χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση και τον έλεγχο διαφόρων βιομηχανικών διεργασιών και χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα σωληνώσεων υγρών και αερίων, παρακολούθηση στάθμης, έλεγχο πίεσης και μέτρηση ροής. Η υψηλή ακρίβεια και αξιοπιστία αυτών των αισθητήρων είναι απαραίτητη για τη διασφάλιση της σταθερότητας και της ασφάλειας των βιομηχανικών διεργασιών.

Αεροδιαστημική:

Οι αισθητήρες πίεσης MEMS μπορούν να χρησιμοποιηθούν για δοκιμές αεροδυναμικής απόδοσης αεροσκαφών και πυραύλων, παρακολούθηση πίεσης σε μεγάλο υψόμετρο, συλλογή μετεωρολογικών δεδομένων και έλεγχο πίεσης αέρα αεροσκαφών και διαστημικού εξοπλισμού. Η μικρογραφία και τα ελαφριά χαρακτηριστικά του το καθιστούν ιδανικό για την αεροδιαστημική βιομηχανία να ανταποκρίνεται στις απαιτητικές περιβαλλοντικές απαιτήσεις.

4. Μέγεθος αγοράς του αισθητήρα πίεσης MEMS

Με γνώμονα την ευρεία υιοθέτηση σε διάφορους κλάδους, το μέγεθος της αγοράς των αισθητήρων πίεσης MEMS αυξάνεται σημαντικά. Ο Yole προβλέπει ότι το παγκόσμιο μέγεθος της αγοράς των αισθητήρων πίεσης MEMS θα αυξηθεί από 1,684 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ σε 2,215 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2019-2026, με μέσο ετήσιο ρυθμό αύξησης της σύνθεσης περίπου 5%. οι αποστολές αυξήθηκαν από 1,485 δισεκατομμύρια τεμάχια σε 2,183 δισεκατομμύρια τεμάχια, με μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης σύνθετων προϊόντων 4,9%. Με την αυξανόμενη ζήτηση για ακριβείς και αξιόπιστες λύσεις ανίχνευσης πίεσης, η αγορά των αισθητήρων πίεσης MEMS αναμένεται να επεκταθεί σημαντικά τα επόμενα χρόνια, παρέχοντας πολλές ευκαιρίες σε κατασκευαστές και προμηθευτές σε αυτόν τον τομέα.