МЭМС Датчик давления

1. Что такое датчик давления MEMS?

Датчик давления - это устройство, обычно используемое в промышленной практике, обычно состоящее из чувствительных к давлению элементов (эластичных чувствительных элементов, чувствительных к смещению элементов) и блоков обработки сигналов. Принцип работы обычно основан на изменении чувствительных к давлению материалов или давления, вызванного деформацией, он может чувствовать сигнал давления и может преобразовывать сигнал давления в доступный выходной электрический сигнал в соответствии с определенными законами. Для точного измерения, управления и мониторинга, с высокой точностью, устойчивостью к коррозии и компактной конструкцией, подходящей для различных суровых условий.

Датчики давления MEMS, полное название: Датчик давления микроэлектромеханической системы, объединяют передовые технологии микроэлектроники и технологии точной микрообработки. Благодаря сочетанию микромеханической структуры и электронной схемы чип, изготовленный из традиционных полупроводниковых материалов, таких как пластины монокристаллического кремния, используется в качестве основной части для измерения давления путем обнаружения физической деформации или накопления заряда. Затем он преобразуется в электрические сигналы для обработки, позволяющей осуществлять чувствительный мониторинг и точное преобразование изменений давления. Его основное преимущество заключается в миниатюризации конструкции, которая обеспечивает МЭМС-датчикам давления превосходные характеристики с точки зрения точности, размера, скорости отклика и энергопотребления.

2. Характеристики датчика давления MEMS

Датчики давления MEMS могут быть спроектированы и изготовлены с использованием технологий, аналогичных интегральным схемам, что обеспечивает высокоточное и недорогое массовое производство. Это открывает двери для недорогого массового использования МЭМС-датчиков в бытовой электронике и продуктах управления промышленными процессами, делая контроль давления простым, удобным и интеллектуальным.

Традиционные механические датчики давления основаны на деформации металлических эластомеров под действием силы, которая преобразует механическую упругую деформацию в электрический выходной сигнал. Следовательно, они не могут быть такими же маленькими, как интегральные схемы, как датчики давления MEMS, и их стоимость намного выше, чем датчики давления MEMS. По сравнению с традиционными механическими датчиками, МЭМС-датчики давления имеют меньшие размеры, максимальный размер которых не превышает одного сантиметра. По сравнению с традиционными технологиями механического производства их экономическая эффективность значительно повышается.

3. Применение датчика давления MEMS.

Автомобильная промышленность:

Автомобильная отрасль является одним из важных областей применения датчиков MEMS. В автомобильной сфере датчики давления MEMS широко используются в системах безопасности (таких как контроль давления в тормозных системах, контроль давления в подушках безопасности и защита от столкновений), контроле выбросов (контроль и мониторинг давления выхлопных газов двигателя), мониторинге шин, управлении двигателем. и подвесных систем благодаря их миниатюрности, высокой точности и надежности. Автомобили высокого класса обычно имеют сотни датчиков, в том числе 30-50 датчиков MEMS, из которых около 10 являются датчиками давления MEMS. Эти датчики могут предоставлять важные данные, которые помогут производителям автомобилей оптимизировать работу двигателя, повысить топливную экономичность и повысить безопасность вождения.

Бытовая электроника:

С развитием таких приложений, как 3D-навигация, мониторинг движения и мониторинг состояния здоровья, применение датчиков давления MEMS в бытовой электронике становится все более распространенным. Датчики давления в таких устройствах, как смартфоны, планшеты и умные часы, можно использовать для таких функций, как барометры, высотомеры и навигация в помещении. Датчики давления в интеллектуальных носимых устройствах также могут отслеживать показатели физической активности и здоровья, такие как частота сердечных сокращений и физическая активность, предоставляя более точные данные. Кроме того, датчики давления MEMS широко используются в таких областях, как дроны и модели самолетов, предоставляя информацию о высоте и взаимодействуя с навигационными системами для достижения точного управления полетом.

Медицинская промышленность:

В медицинской промышленности датчики давления MEMS широко используются в различных медицинских приборах и системах обнаружения. Их можно использовать для определения артериального давления, управления вентиляторами и респираторами, мониторинга внутреннего давления и систем доставки лекарств. Эти датчики обеспечивают точные измерения давления, помогая медицинским работникам в диагностике и лечении.

Индустриальная автоматизация:

В области промышленной автоматизации датчики давления MEMS используются для мониторинга и управления различными производственными процессами и широко используются в системах трубопроводов для жидкостей и газов, контроля уровня, контроля давления и измерения расхода. Высокая точность и надежность этих датчиков необходимы для обеспечения стабильности и безопасности промышленных процессов.

Аэрокосмическая промышленность:

Датчики давления MEMS могут использоваться для испытаний аэродинамических характеристик самолетов и ракет, мониторинга высотного давления, сбора метеорологических данных и контроля давления воздуха в самолетах и ​​космическом оборудовании. Его миниатюрность и легкий вес делают его идеальным для аэрокосмической промышленности, поскольку он отвечает строгим экологическим требованиям.

4. Размер рынка датчиков давления MEMS.

Благодаря широкому распространению в различных отраслях размер рынка МЭМС-датчиков давления значительно растет. Йол прогнозирует, что объем мирового рынка датчиков давления MEMS вырастет с 1,684 миллиарда долларов США до 2,215 миллиарда долларов США в 2019-2026 годах, при этом среднегодовой совокупный темп роста составит примерно 5%; поставки увеличились с 1,485 млрд единиц до 2,183 млрд единиц, при этом среднегодовой совокупный темп роста составил 4,9%. Ожидается, что в связи с растущим спросом на точные и надежные решения для измерения давления рынок датчиков давления MEMS значительно расширится в ближайшие годы, предоставляя множество возможностей производителям и поставщикам в этой области.