MEMS Czujnik ciśnienia

1. Co to jest czujnik ciśnienia MEMS

Czujnik ciśnienia to urządzenie powszechnie stosowane w praktyce przemysłowej, składające się zwykle z elementów wrażliwych na nacisk (elementy wrażliwe na sprężystość, elementy wrażliwe na przemieszczenie) oraz jednostek przetwarzających sygnał, zasada działania zwykle opiera się na zmianie materiałów wrażliwych na nacisk lub nacisku spowodowanym odkształceniem, może wyczuć sygnał ciśnienia i może przekształcić sygnał ciśnienia w dostępny wyjściowy sygnał elektryczny zgodnie z pewnymi prawami. Do dokładnych pomiarów, kontroli i monitorowania, z dużą precyzją, odpornością na korozję i zwartą konstrukcją, odpowiednią do różnych trudnych warunków.

Czujniki ciśnienia MEMS, pełna nazwa: Microelectro mechaniczny czujnik ciśnienia, integrują najnowocześniejszą technologię mikroelektroniki i precyzyjną technologię mikroobróbki. Dzięki połączeniu struktury mikromechanicznej i obwodu elektronicznego chip wykonany z tradycyjnych materiałów półprzewodnikowych, takich jak monokrystaliczne płytki krzemowe, służy jako główna część do pomiaru ciśnienia poprzez wykrywanie odkształceń fizycznych lub akumulacji ładunku. Następnie jest on przekształcany na sygnały elektryczne w celu przetwarzania w celu zapewnienia czułego monitorowania i dokładnej konwersji zmian ciśnienia. Jego podstawowa zaleta polega na miniaturyzacji, która zapewnia czujnikom ciśnienia MEMS doskonałą wydajność pod względem dokładności, rozmiaru, szybkości reakcji i zużycia energii.

2. Charakterystyka czujnika ciśnienia MEMS

Czujniki ciśnienia MEMS można projektować i wytwarzać przy użyciu technologii podobnych do układów scalonych, umożliwiając wysoce precyzyjną i tanią produkcję masową. Otwiera to drzwi do taniego, masowego stosowania czujników MEMS w elektronice użytkowej i produktach do kontroli procesów przemysłowych, dzięki czemu kontrola ciśnienia jest prosta, przyjazna dla użytkownika i inteligentna.

Tradycyjne mechaniczne czujniki ciśnienia opierają się na odkształceniu elastomerów metalowych pod wpływem siły, co przekształca mechaniczne odkształcenie sprężyste na moc elektryczną. Dlatego nie mogą być tak małe jak układy scalone jak czujniki ciśnienia MEMS, a ich koszt jest znacznie wyższy niż czujników ciśnienia MEMS. W porównaniu do tradycyjnych czujników mechanicznych, czujniki ciśnienia MEMS mają mniejsze rozmiary, przy czym maksymalny nie przekracza jednego centymetra. W porównaniu z tradycyjną technologią produkcji mechanicznej, ich opłacalność jest znacznie poprawiona.

3. Zastosowanie czujnika ciśnienia MEMS

Branża motoryzacyjna:

Branża motoryzacyjna jest jednym z ważnych dalszych zastosowań czujników MEMS. W branży motoryzacyjnej czujniki ciśnienia MEMS są szeroko stosowane w systemach bezpieczeństwa (takich jak monitorowanie ciśnienia w układach hamulcowych, kontrola ciśnienia w poduszkach powietrznych i ochrona przed kolizją), kontroli emisji (kontrola i monitorowanie ciśnienia gazów spalinowych silnika), monitorowaniu opon, zarządzaniu silnikiem i układów zawieszenia ze względu na ich miniaturyzację, wysoką precyzję i niezawodność. Samochody wyższej klasy mają zwykle setki czujników, w tym 30–50 czujników MEMS, z czego około 10 to czujniki ciśnienia MEMS. Czujniki te mogą dostarczać kluczowych danych, które pomagają producentom samochodów optymalizować wydajność silnika, zmniejszać zużycie paliwa i zwiększać bezpieczeństwo jazdy.

Elektroniki użytkowej:

Wraz z rozwojem aplikacji, takich jak nawigacja 3D, monitorowanie ruchu i monitorowanie stanu zdrowia, zastosowanie czujników ciśnienia MEMS w elektronice użytkowej staje się coraz bardziej powszechne. Czujniki ciśnienia w urządzeniach takich jak smartfony, tablety i smartwatche można wykorzystywać do takich funkcji, jak barometry, wysokościomierze i nawigacja wewnętrzna. Czujniki ciśnienia w inteligentnych urządzeniach do noszenia mogą również monitorować wskaźniki ćwiczeń i zdrowia, takie jak tętno i aktywność fizyczna, zapewniając dokładniejsze dane. Ponadto czujniki ciśnienia MEMS są szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak drony i modele samolotów, dostarczając informacji o wysokości i współpracując z systemami nawigacyjnymi w celu uzyskania precyzyjnej kontroli lotu.

Branża medyczna:

W branży medycznej czujniki ciśnienia MEMS są szeroko stosowane w różnych urządzeniach medycznych i systemach detekcji. Można ich używać do wykrywania ciśnienia krwi, sterowania respiratorami i respiratorami, monitorowania ciśnienia wewnętrznego i systemów podawania leków. Czujniki te zapewniają dokładne pomiary ciśnienia, pomagając pracownikom medycznym w diagnozowaniu i leczeniu.

Automatyka przemysłowa:

W dziedzinie automatyki przemysłowej czujniki ciśnienia MEMS służą do monitorowania i kontrolowania różnych procesów przemysłowych i są szeroko stosowane w systemach rurociągów cieczy i gazu, monitorowaniu poziomu, kontroli ciśnienia i pomiarze przepływu. Wysoka dokładność i niezawodność tych czujników są niezbędne do zapewnienia stabilności i bezpieczeństwa procesów przemysłowych.

Przemysł lotniczy:

Czujniki ciśnienia MEMS można stosować do testowania wydajności aerodynamicznej samolotów i rakiet, monitorowania ciśnienia na dużych wysokościach, gromadzenia danych meteorologicznych oraz kontroli ciśnienia powietrza w samolotach i sprzęcie kosmicznym. Jego miniaturyzacja i lekkość sprawiają, że idealnie nadaje się dla przemysłu lotniczego i kosmicznego, aby sprostać rygorystycznym wymaganiom środowiskowym.

4. Wielkość rynku czujnika ciśnienia MEMS

Dzięki szerokiemu zastosowaniu w różnych gałęziach przemysłu wielkość rynku czujników ciśnienia MEMS znacznie rośnie. Yole przewiduje, że wielkość globalnego rynku czujników ciśnienia MEMS wzrośnie z 1,684 miliarda dolarów do 2,215 miliarda dolarów w latach 2019–2026, przy średniej rocznej stopie wzrostu wynoszącej około 5%; dostawy wzrosły z 1,485 miliarda jednostek do 2,183 miliarda jednostek, przy średniej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 4,9%. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na dokładne i niezawodne rozwiązania do pomiaru ciśnienia, oczekuje się, że rynek czujników ciśnienia MEMS znacznie się rozwinie w nadchodzących latach, zapewniając producentom i dostawcom wiele możliwości w tej dziedzinie.