MEMS Paineanturi

1. Mikä on MEMS-paineanturi

Paineanturi on teollisessa käytännössä yleisesti käytetty laite, joka koostuu yleensä paineherkistä elementeistä (elastiset herkät elementit, siirtymäherkät elementit) ja signaalinkäsittely-yksiköistä, toimintaperiaate perustuu yleensä paineherkkien materiaalien muutokseen tai muodonmuutoksen aiheuttamaan paineeseen, se voi tuntea painesignaalin ja muuntaa painesignaalin käytettävissä olevaksi sähkösignaaliksi tiettyjen lakien mukaisesti. Tarkkaa mittausta, ohjausta ja valvontaa varten korkealla tarkkuudella, korroosionkestävyydellä ja kompaktilla rakenteella, joka sopii erilaisiin ankariin ympäristöihin.

MEMS-paineanturit, koko nimi: Microelectro-mekaanisen järjestelmän paineanturi, integroivat huippuluokan mikroelektroniikan ja tarkkuuden mikrotyöstötekniikan. Mikromekaanisen rakenteen ja elektronisen piirin yhdistelmän kautta perinteisistä puolijohdemateriaaleista, kuten yksikiteisistä piikiekoista, valmistettua sirua käytetään pääosana paineen mittaamiseen havaitsemalla fyysistä muodonmuutosta tai varauksen kertymistä. Sen jälkeen se muunnetaan sähköisiksi signaaleiksi käsittelyä varten herkän seurannan ja paineenmuutosten tarkan muuntamisen toteuttamiseksi. Sen tärkein etu on sen miniatyrisoitu rakenne, joka antaa MEMS-paineantureille erinomaisen suorituskyvyn tarkkuuden, koon, vastenopeuden ja energiankulutuksen suhteen.

2. MEMS-paineanturin ominaisuudet

MEMS-paineanturit voidaan suunnitella ja valmistaa integroitujen piirien kaltaisilla tekniikoilla, mikä mahdollistaa korkean tarkkuuden ja edullisen massatuotannon. Tämä avaa oven MEMS-anturien edulliselle massakäytölle kulutuselektroniikassa ja teollisuusprosessien ohjaustuotteissa, mikä tekee paineenhallinnasta yksinkertaista, käyttäjäystävällistä ja älykästä.

Perinteiset mekaaniset paineanturit perustuvat metallien elastomeerien muodonmuutokseen voiman vaikutuksesta, mikä muuntaa mekaanisen elastisen muodonmuutoksen sähkötehoksi. Siksi ne eivät voi olla yhtä pieniä kuin integroidut piirit kuin MEMS-paineanturit, ja niiden hinta on paljon korkeampi kuin MEMS-paineanturit. Perinteisiin mekaanisiin antureihin verrattuna MEMS-paineanturit ovat pienempikokoisia, maksimi ei ylitä yhtä senttimetriä. Perinteiseen mekaaniseen valmistustekniikkaan verrattuna niiden kustannustehokkuus on parantunut huomattavasti.

3. MEMS-paineanturin käyttö

Autoteollisuus:

Autoteollisuus on yksi tärkeimmistä MEMS-anturien loppupään sovelluksista. Autoalalla MEMS-paineantureita käytetään laajalti turvajärjestelmissä (kuten jarrujärjestelmien paineenvalvonta, turvatyynyjen paineenhallinta ja törmäyssuoja), päästöjen hallinnassa (moottorin päästökaasun paineen hallinta ja valvonta), renkaiden valvonnassa, moottorin hallinnassa. , ja jousitusjärjestelmät niiden pienentämisen, suuren tarkkuuden ja luotettavuuden ansiosta. Huippuluokan autoissa on yleensä satoja antureita, mukaan lukien 30-50 MEMS-anturia, joista noin 10 on MEMS-paineantureita. Nämä anturit voivat tarjota tärkeitä tietoja, jotka auttavat autonvalmistajia optimoimaan moottorin suorituskyvyn, parantamaan polttoainetehokkuutta ja lisäämään ajoturvallisuutta.

Viihde-elektroniikka:

Sovellusten, kuten 3D-navigoinnin, liikkeenvalvonnan ja terveydentilan valvonnan, kehityksen myötä MEMS-paineanturien käyttö kulutuselektroniikassa on yleistymässä. Paineantureita laitteissa, kuten älypuhelimissa, tableteissa ja älykelloissa, voidaan käyttää toimintoihin, kuten barometriin, korkeusmittauksiin ja sisänavigointiin. Älykkäiden puettavien laitteiden paineanturit voivat myös tarkkailla harjoituksen ja terveyden mittareita, kuten sykettä ja fyysistä aktiivisuutta, tarjoten tarkempaa tietoa. Lisäksi MEMS-paineantureita käytetään laajalti esimerkiksi droneissa ja lentokonemalleissa, jotka tarjoavat korkeustietoa ja tekevät yhteistyötä navigointijärjestelmien kanssa tarkan lennon ohjauksen saavuttamiseksi.

Lääketeollisuus:

Lääketeollisuudessa MEMS-paineantureita käytetään laajalti erilaisissa lääketieteellisissä laitteissa ja tunnistusjärjestelmissä. Niitä voidaan käyttää verenpaineen mittaamiseen, hengityskoneiden ja hengityssuojainten ohjaukseen, sisäiseen paineen seurantaan ja lääkkeiden annostelujärjestelmiin. Nämä anturit tarjoavat tarkkoja painemittauksia auttamaan lääketieteen työntekijöitä diagnoosissa ja hoidossa.

Teollisuusautomaatio:

Teollisuusautomaation alalla MEMS-paineantureita käytetään erilaisten teollisten prosessien valvontaan ja ohjaukseen, ja niitä käytetään laajasti neste- ja kaasuputkijärjestelmissä, pinnanvalvonnassa, paineensäädössä ja virtauksen mittauksessa. Näiden antureiden korkea tarkkuus ja luotettavuus ovat tärkeitä teollisten prosessien vakauden ja turvallisuuden takaamiseksi.

Ilmailu:

MEMS-paineantureita voidaan käyttää lentokoneiden ja rakettien aerodynaamisen suorituskyvyn testaamiseen, korkean korkeuden paineen seurantaan, meteorologisen tiedon keräämiseen sekä lentokoneiden ja avaruuslaitteiden ilmanpaineen hallintaan. Sen miniatyrisointi ja keveys tekevät siitä ihanteellisen ilmailuteollisuudelle täyttämään vaativat ympäristövaatimukset.

4. MEMS-paineanturin markkinakoko

MEMS-paineanturien markkinakoko kasvaa merkittävästi eri teollisuudenalojen laajan käyttöönoton johdosta. Yole ennustaa, että globaalien MEMS-paineantureiden markkinoiden koko kasvaa 1,684 miljardista US$ 2,215 miljardiin vuosina 2019-2026, ja keskimääräinen vuotuinen kasvuvauhti on noin 5 %; toimitukset kasvoivat 1,485 miljardista yksiköstä 2,183 miljardiin yksikköön, ja keskimääräinen vuotuinen kasvuvauhti oli 4,9 %. Tarkkojen ja luotettavien paineanturiratkaisujen kysynnän kasvaessa MEMS-paineanturimarkkinoiden odotetaan kasvavan merkittävästi tulevina vuosina, mikä tarjoaa monia mahdollisuuksia valmistajille ja toimittajille tällä alalla.