I. Sissejuhatus
Tööstusprotsesside juhtimise valdkonnas on rõhu/diferentsiaalrõhu mõõtmine tootmisohutuse ja tööstabiilsuse tagamise põhielement. Traditsioonilised metallmahtuvus- või piesoresistiivsed räniandurid on äärmuslikes töötingimustes altid membraani väsimisele, nulli triivimisele ja isegi struktuurikahjustustele, mistõttu on raske täita keerukate stsenaariumide nõudeid, mis hõlmavad suurt ülekoormust ja tugevat mõju. Kasutades kõrget ülekoormuskaitset ja suurepärast mehaanilist stabiilsust, monoräniRõhuanduridon muutunud eelistatud mõõtmislahendusteks sellistes tööstusharudes nagu naftakeemia, elektrienergia ja metallurgia. Selles artiklis käsitletakse süstemaatiliselt monoräni suure ülekoormusandurite tehnilisi eeliseid ja rakendusväärtust, ühendades struktuuripõhimõtted praktiliste tööstuslike stsenaariumidega.
II. Monosilikoonist suure ülekoormuse andurite ehituspõhimõtted
2.1 Põhistruktuur ja ülekoormuskaitse mehhanism
Monosilicon suur ülekoormusRõhuanduridvõtta kasutusele mitme{0}}kihiline kaitsekonstruktsioon, mis koosneb kahest isolatsioonimembraanist, keskmisest membraanist ja õliga täidetud{1}}rõhuülekandest. Põhiprintsiipi illustreerib joonis:
- Surve ülekandetee:Kõrg{0}}rõhu poolel/madala rõhu{1}}poolel olev keskmine rõhk mõjutab isolatsioonimembraani. Rõhk kantakse sisemiselt täidetud silikoonõli kaudu ühtlaselt üle gofreeritud keskmembraanile, seejärel juhitakse õlitee kaudu ülemisele monoräni kiibile. Lõpuks muudab kiip rõhuerinevuse elektrisignaali väljundiks.
Kõrge ülekoormuse kaitse mehhanism:
- Piirikaitse:Keskmine diafragma on valmistatud spetsiaalsest materjalist. Ülekoormusrõhu all (nt ülerõhk, veehaamri löök) võib see deformeeruda, takistades rõhu ülekandumist kiibile ja kaitstes seda.
- Isolatsioonipuhverdus:Kaks isolatsioonimembraani on esimene kaitseliin. Töötades koos keskmise membraaniga, peavad need vastu hetkelistele kõrge rõhu{1}}löökidele. Kui isolatsioonimembraan puutub kokku aluspinnaga ja keskmine membraan deformeerub samaaegselt, takistab see rõhu edasist ülekandumist kiibile. Isolatsioonidiafragmad isoleerivad keskkonna ka südamiku sensorelemendist.
- Õli{0}}täidetud rõhu ühtlustamine:Silikoonõli toimib rõhu ülekandekeskkonnana, jaotades rõhu ühtlaselt, vältides kohalikku pinge kontsentratsiooni ja suurendades veelgi löögikindlust.
2.2 Monosilikoonmaterjali mehaanilised eelised
Monosilikoonmaterjal pakub äärmiselt madalat hüstereesi, üli-kõrget elastsuspiiri ja pikaajalist-stabiilsust:
- Stabiilne elastsusmoodul, praktiliselt ilma mehaanilise jõudluse triivita laias temperatuurivahemikus -40 kuni 125 kraadi.
- Tootmistugevus on oluliselt suurem kui traditsioonilistel metallmaterjalidel, mis on võimeline taluma ülekoormusrõhku, mis on mitu korda suurem mõõtepiirkonnast ilma plastilise deformatsioonita.
- Ühtne kristallstruktuur tagab rõhu-elektrisignaaliks-muundamise lineaarsuse ja korratavuse.
