חיישן לחץ מיקרו-נמס מזכוכית: פתרון אמין ליישומי עומס יתר בלחץ גבוה

חיישני לחץ הם מרכיב חיוני בתעשיות רבות, המספקים את היכולת למדוד לחץ בצורה מדויקת ואמינה ביישומים שונים. סוג אחד של חיישני לחץ שצבר פופולריות בשנים האחרונות הוא חיישן מיקרו-מסת זכוכית, שפותח לראשונה על ידי המכון הטכנולוגי של קליפורניה ב-1965.

חיישן המיקרו-מסת זכוכית כולל אבקת זכוכית בטמפרטורה גבוהה המוטבעת על גבי חלל פלדה דל פחמן 17-4PH, כאשר החלל עצמו עשוי מפלדת אל חלד 17-4PH. עיצוב זה מאפשר עומס יתר בלחץ גבוה ועמידות יעילה בפני זעזועים פתאומיים של לחץ. בנוסף, הוא יכול למדוד נוזלים המכילים כמות קטנה של זיהומים ללא צורך בשמן או דיאפרגמות בידוד. קונסטרוקציית הנירוסטה מבטלת את הצורך בטבעות O, ומפחיתה את הסיכון לסכנות לשחרור טמפרטורה. החיישן יכול למדוד עד 600MPa (6000 בר) בתנאי לחץ גבוה עם תוצר דיוק מרבי של 0.075%.

עם זאת, מדידת טווחים קטנים עם חיישן מיקרו-מסת זכוכית עשויה להיות מאתגרת, ובדרך כלל משתמשים בו רק למדידה של טווחים מעל 500 kPa. ביישומים שבהם יש צורך במתח גבוה ובמדידות דיוק גבוהות, החיישן יכול להחליף חיישני לחץ סיליקון מפוזר מסורתיים ביעילות רבה עוד יותר.

חיישני לחץ מבוססי טכנולוגיית MEMS (מיקרו-אלקטרו-מכניים) הם סוג נוסף של חיישנים שצבר פופולריות בשנים האחרונות. חיישנים אלה מיוצרים באמצעות מדי מתח סיליקון בגודל מיקרו/ננומטר, המציעים רגישות פלט גבוהה, ביצועים יציבים, ייצור אצווה אמין וחזרה טובה.

חיישן מיקרו-המסת הזכוכית משתמש בטכנולוגיה מתקדמת שבה מד המתח הסיליקון מושחת על הגוף האלסטי 17-4PH מפלדת אל-חלד לאחר שהזכוכית נמסה בטמפרטורות מעל 500℃. כאשר הגוף האלסטי עובר עיוות דחיסה, הוא מייצר אות חשמלי המוגבר על ידי מעגל הגברה דיגיטלי עם מיקרו-מעבד. אות המוצא נתון לאחר מכן לפיצוי טמפרטורה מושכל באמצעות תוכנה דיגיטלית. במהלך תהליך ייצור הטיהור הסטנדרטי, הפרמטרים נשלטים בקפדנות כדי למנוע השפעות של טמפרטורה, לחות ועייפות מכנית. לחיישן יש תגובת תדר גבוהה וטווח טמפרטורות הפעלה רחב, המבטיח יציבות ארוכת טווח בסביבות תעשייתיות קשות.

מעגל פיצוי הטמפרטורה החכם מחלק את שינויי הטמפרטורה למספר יחידות, ומיקום האפס וערך הפיצוי עבור כל יחידה נכתבים במעגל הפיצוי. במהלך השימוש, ערכים אלו נכתבים בנתיב הפלט האנלוגי המושפע מהטמפרטורה, כאשר כל נקודת טמפרטורה היא "טמפרטורת הכיול" של המשדר. המעגל הדיגיטלי של החיישן תוכנן בקפידה לטפל בגורמים כמו תדר, הפרעות אלקטרומגנטיות ומתח נחשולי מתח, עם יכולת אנטי-הפרעות חזקה, טווח אספקת חשמל רחב והגנה על קוטביות.

תא הלחץ של חיישן מיקרו-מסת הזכוכית עשוי מפלדת אל חלד 17-4PH מיובאת, ללא טבעות O, ריתוכים או דליפות. לחיישן קיבולת עומס יתר של 300%FS ולחץ כשל של 500%FS, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור יישומי עומס יתר בלחץ גבוה. כדי להגן מפני זעזועים פתאומיים של לחץ שעלולים להתרחש במערכות הידראוליות, לחיישן התקן הגנה שיכוך מובנה. הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיות כבדות כגון מכונות הנדסה, תעשיית כלי מכונות, מתכות, תעשייה כימית, תעשיית חשמל, גז בטוהר גבוה, מדידת לחץ מימן ומכונות חקלאיות.