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MEMS压力传感器-压力测量类型
2018-05-31 10:04浏览数:132

All Sensors Pressure Points are application tips to simplify designing with microelectromechanical (MEMS) pressure sensors and avoiding common pitfalls.

All Sensors 传感器压力点都是应用程序的技巧,可以用微机电(MEMS)压力传感器来简化设计,避免常见的缺陷。

Pressure Point 1: MEMS Pressure Sensors - Pressure Measurement Types

压力点1:MEMS压力传感器-压力测量类型

MEMS压力传感器的出现改变了系统设计者和应用工程师测量压力的方式。使用简单,小尺寸,低成本和坚固性使这些传感器能够处理汽车和工业过程控制以及医疗和手持式便携设备的应用。例如,在手持导航设备中高精度的高度测量,如拥有三轴加速计、陀螺仪和磁力计的智能手机可以增加十分之一的自由度。压力测量使导航设备能够定位目的地的确切楼层。

  MEMS压力传感器通常测量硅隔膜上的压力差。如图1所示,有三种类型:

表压(a),零点以当地大气压为参考点的压力测量

绝压(b),零点以密封在芯片内的绝对真空为基准的压力测量。

差压(c),任意两个压力之差称为差压(delta P或ΔP)

图片1.png

1所示。表压,绝压和差压测量在膈膜的每一边都有不同类型的压力。

在这些设计中,隔膜是用微机械蚀刻的,这是一种化学蚀刻工艺。测量技术可以包括电容性或电阻性(压电式或压阻式)。压阻式设计如图1所示。真空是一个负的表压或低于大气压的值。在指定或讨论压力测量的类型时,必须确定测量的类型,以传达测量技术的准确描述。表1显示了几种常用测量的传感器需求。

QQ截图20180531101415.png


 1.通用压力测量对比表与测量类型.

大气压力和高度

假设最基本的压力测量是大气压力。海平面的标准大气压为29.92英寸汞(Hg)(760 mm HgTorr)或14.696 psi)。大气压力随着海拔的增加而下降,随着海拔的降低而上升。低、高的天气模式减少或增加大气压力。无液气压计提供绝对压力测量。

高度计是一种绝对压力计(测量),显示高于海平面的高度。空气压力相对海拔高度的转换经常是通过气压高度表换算。例如,海拔10000英尺的地方是10.1 psia69.7 kPa)。压力海拔Halt)可以用这个方程来计算:

Halt = (1-(psta/1013.25)^0.190284)x145366.45   Eq. 1

其中,Halt是海拔高度,单位为英尺,psta为压力单位毫巴(mBar)或百帕(hPa)

液柱高度

对于标准液体,在液体中的深度H的绝对压强定义为:

Pabs = P + (ρ x g x H)   Eq. 2

备注:

Pabskg/m-s 2(或Pa)深度H的绝对压强。

P是液体顶部的外部压力,通常是开放的大气压力

液体的密度(例如,纯水是1/cm34,盐水是1.025 g/cm3

g是重力加速度(g=9.81/s2)(32.174 ft/s2))

H是米或英尺的深度

水深

根据Eq.2,水下物体压力的增加基于液体密度和深度。常见的深度测量包括淡水或盐水。对于淡水来说,每英尺的压力增加0.43 psi,在盐水中,每英尺是0.44 psi。一名潜水员的潜水压力计(SPG)或深度计是绝对的压力读数。潜水计算机提供了安全上浮所需的时间,因为即使100英尺的深度也能产生400 kPa3.951个大气压,或58.1 psi)的压力。

管道流量

有几个因素决定了流体流动应用中出现的压力下降,包括层流与紊流、流速、运动粘度和雷诺数、管道内部的粗糙度以及直径、长度和形状因素。孔板、文丘里管和喷嘴简化了情况。在这些情况下(参见图2),流量ΔPp1-p2)相关:

q = cd π/4 D22 [2(P1 - P2) / ρ(1 - d4) ]1/2

备注:

qm3/s的流

cd流量系数,面积比=A2/A1

P1P2单位为N/m2

Ρ为流体密度:单位为kg/m3

D2是孔口,文丘里或喷嘴直径(m

D1是上游和下游管径(m

d=D2/D1直径比

                          QQ截图20180531101623.png

图片3.png

2.p测量元素。


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