I. Įvadas
Pramoninių procesų valdymo srityje slėgio / slėgio skirtumo matavimas yra pagrindinis elementas, užtikrinantis gamybos saugą ir veikimo stabilumą. Tradiciniai metaliniai talpos arba pjezorezistiniai silicio jutikliai yra linkę į diafragmos nuovargį, nulinį dreifavimą ir netgi struktūrinius pažeidimus ekstremaliomis eksploatavimo sąlygomis, todėl sunku patenkinti sudėtingų scenarijų, susijusių su didele perkrova ir stipriu smūgiu, reikalavimus. Naudojant aukštą apsaugos nuo perkrovos konstrukciją ir puikų mechaninį stabilumą, monosilicisSlėgio jutikliaitapo pageidaujamu matavimo sprendimu tokiose pramonės šakose kaip naftos chemija, elektros energija ir metalurgija. Šiame straipsnyje bus sistemingai nagrinėjami monosilicio didelės perkrovos jutiklių techniniai pranašumai ir taikymo vertė, derinant struktūrinius principus su praktiniais pramonės scenarijais.
II. Monosilicio didelės perkrovos jutiklių struktūriniai principai
2.1 Pagrindinė struktūra ir apsaugos nuo perkrovos mechanizmas
Didelė monosilicio perkrovaSlėgio jutikliainaudoti kelių{0}}sluoksnių apsauginę konstrukciją, kurią sudaro dvigubos izoliacinės diafragmos, centrinė diafragma ir alyva{1}}pildyta slėgio transmisija. Pagrindinis principas parodytas paveikslėlyje:
- Slėgio perdavimo kelias:Vidutinis slėgis aukšto{0}}slėgio pusėje / žemo slėgio pusėje{1}} veikia izoliacinę diafragmą. Slėgis tolygiai perduodamas į gofruotą centrinę diafragmą per viduje užpildytą silikoninę alyvą, tada per alyvos kelią nukreipiamas į viršutinę monosilicio lustą. Galiausiai lustas slėgio skirtumą paverčia elektros signalo išvestimi.
Apsaugos nuo didelės perkrovos mechanizmas:
- Ribinė apsauga:Centrinė diafragma pagaminta iš specialios medžiagos. Esant perkrovos slėgiui (pvz., esant viršslėgiui, vandens plaktuko smūgiui), jis gali deformuotis, neleisdamas slėgiui perduoti į lustą ir taip jį apsaugoti.
- Izoliacijos buferis:Dvi izoliacinės diafragmos yra pirmoji gynybos linija. Veikdami kartu su centrine diafragma, jie gali atlaikyti momentinius didelio slėgio smūgius. Kai izoliacinė diafragma liečiasi su pagrindu, o centrinė diafragma deformuojasi vienu metu, tai neleidžia tolesniam slėgio perdavimui į lustą. Izoliacinės diafragmos taip pat izoliuoja terpę nuo šerdies jutimo elemento.
- Alyvos-pripildyto slėgio išlyginimas:Silikoninė alyva veikia kaip slėgio perdavimo terpė, tolygiai paskirstydama slėgį, išvengdama vietinės įtampos koncentracijos ir dar labiau padidindama atsparumą smūgiams.
2.2 Mechaniniai monosilicio medžiagos pranašumai
Monosilicio medžiaga pasižymi itin maža histereze, itin-aukšta elastingumo riba ir ilgalaikiu-stabilumu:
- Stabilus tamprumo modulis, praktiškai be mechaninio veikimo poslinkio plačiame temperatūrų diapazone nuo -40 laipsnių iki 125 laipsnių.
- Takumo stipris žymiai didesnis nei tradicinių metalinių medžiagų, galinčių atlaikyti perkrovos slėgį, kelis kartus viršijantį matavimo diapazoną, be plastinių deformacijų.
- Vienoda kristalų struktūra užtikrina slėgio -į-elektrinio signalo konvertavimo tiesiškumą ir pakartojamumą.
