什么是MEMS傳感器?
MEMS是micro electro mechanical system微電子機械系統的縮寫,這種微電子制造技術適用于任何傳感器的制造。這些技術,通常在硅晶體上蝕刻,創造微觀尺寸的機械傳感結構。當與微電路耦合時,MEMS傳感器可以用于測量例如加速度之類的物理參數。不同于ICP®傳感器,MEMS傳感器測量頻率低至0Hz(靜態或者DC加速度)。PCB®制造兩種類型的MEMS加速度計,可變電容式和壓阻式。可變電容(VC)MEMS加速度計主要是低幅值,高靈敏度設備,用于結構監測和恒定加速度的測量。壓阻(PR)MEMS加速度計主要是高量程,低靈敏度設備,用于沖擊和危險物應用。
PCB®的VC MEMS加速度計有型號3711E,3713E和3741E系列。PCB®的壓阻MEMS加速度計有型號3501,3503,3641,3651以及3991。
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傳感器按其制造工藝分類:
集成傳感器是用標準的生產硅基半導體集成電路的工藝技術制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。
薄膜傳感器則是通過沉積在介質襯底(基板)上的,相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時,同樣可將部分電路制造在此基板上。
厚膜傳感器是利用相應材料的漿料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后進行熱處理,使厚膜成形。
陶瓷傳感器采用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠、凝膠等)生產。
完成適當的預備性操作之后,已成形的元件在高溫中進行燒結。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。
每種工藝技術都有自己的優點和不足。由于研究、開發和生產所需的資本投入較低,以及傳感器參數的高穩定性等原因,采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。
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稱重傳感器安裝注意事項:
1、稱重傳感器要輕拿輕放,尤其對于用合金鋁材料作為彈性體的小容量傳感器,任何振動造成的沖擊或者跌落,都很有可能造成很大的輸出誤差。
2、設計加載裝置及安裝時應保證加載力的作用稱重傳感器受力軸線重合,使傾斜負荷和偏心負荷的影響減至較小。
3、在水平調整方面。如果使用的是稱重傳感器的話,其底座的安裝平面要使用水平儀調整直到水平;如果是多個傳感器同時測量的情況,那么它們底座的安裝面要盡量保持在一個水平面上,這樣做的目的主要是為了保證每個傳感器所承受的力量基本一致。
4、按照其說明中稱重傳感器的量程選定來確定所用傳感器的額定載荷。
5、為防止化學腐蝕.安裝時宜用凡士林涂稱重傳感器外表面。應避免陽光直曬和環境溫度劇變的場臺使用。
6、在稱重傳感器加載裝置兩端加接銅編織線做的旁路器。
7、電纜線不宜自行加長,在確實需加長時應在接頭處錫焊,并加防潮密封膠。
8、在稱重傳感器周圍較好采用一些擋板把傳感器罩起來。這樣做的目的可防止雜物掉進傳感器的運動部分,影響其測量精度。
9、傳感器的電纜線應遠離強動力電源線或有脈沖波的場所,無法避競時應把稱重傳感器的電纜線單獨穿入鐵管內,并盡量縮短連接距離。
加速度安裝注意事項:
加速度傳感器的自然頻率由粘接的耦合程度決定,選擇正確的粘合劑將是很重要的一步。有些重要的問題是必須要考慮的是:加速度傳感器的重量,測試時的頻率和帶寬,測試時的振幅和溫度。還要考慮一些測試過程中會出現的問題:正弦曲線的受限和測試中出現的隨機振動。通常,工程師和技師將會根據測試不同的需求選擇合適的粘接劑來粘接加速度傳感器。
加速度傳感器的粘接安裝用到的粘接劑,一般有氰基丙烯酸鹽,磁鐵,雙面膠帶,石蠟,熱粘接劑等。問題的關鍵在于如何能夠有效的使用這些粘接劑。在加速度傳感器的粘接過程中,粘合劑的使用量對在加速度傳感器能否達到良好的頻率響應中起到很關鍵的作用。在一塊小的薄膜上盡可能的用較少的粘接劑粘接加速度傳感器,將會使得加速度傳感器頻率響應傳送性較好。
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TEDS智能傳感器應用及優點:
TEDS存儲電路內置于ICP®傳感器和傳統的信號適調儀的電路中。ICP®傳感器電路和TEDS電路之間采用二極管隔離方便了開關切換。當傳感器接收正向電壓出現正向偏置時,傳感器作為常規的測試設備輸出模擬測量信號。當傳感器接觸負向電壓時出現反向偏置,則可以訪問TEDS存儲器。TEDS信號適調儀可以產生反轉偏置或負向電壓脈沖。這些脈沖通過存儲器,信息內容將返回到信號適調儀和控制電腦通過相同的兩線傳輸。數據可以在應用軟件中查看,通道設置,打印,或歸檔到電子表格或數據庫格式。TEDS電路非常小,幾乎不增加傳感器的重量,也不會降低傳感器的性能。這也使TEDS電路可以被添加到任何ICP®傳感器上除了幾乎沒有額外的空間來容納的比較小的傳感器。
傳感器這種能存儲信息的能力具有很多優點:
多通道測量可以通過允許傳感器與使用的數據采集設備交流它的校準值、型號、序列號及其他規格而加速。
智能信號適調儀設備也可以詢問傳感器的校準數據并自動歸一它們的輸出數據。
減少文書工作和記賬錯誤的同時保證符合ISO9001和Q9000的保持校準記錄的要求。
明顯減少硬件和軟件的設置時間,不用追蹤多根電纜來追溯傳感器的屬性。
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加速度技術指標:
●質量負載的影響
如果加速度計的動態質量接近被測結構物的動態質量,則會使振動產生明顯的衰減。為此在諸如印刷電路板等又薄又輕的片狀構件上測振時,為了得到準確的數據必須采用重量輕的加速度計。如果被測物件呈現單自由度的響應,則加速度計將使其共振頻率下降。
●低頻響應
使用壓電加速度計時,所用放大器低頻截止頻率多為2-5Hz,目的是以此來剔除許多壓電傳感器的熱釋電輸出。像隔離剪切式設計等隔離性好的設計型式可用在較低的頻率。壓阻式和變電容式加速度計則具有零頻響應。
●高頻響應
加速度計的高頻響應隨加速度計的機械性能和安裝方法而變。在安裝牢固時,大多數加速度計呈現無阻尼單自由度系統的頻響特性。以±5%為要求的話,其頻率響應約平整到安裝共振頻率的五分之一。如果加適當的修正因數,則可在更高的頻率上得到有用的數據。
●溫度響應
傳感器靈敏度隨溫度的變化,稱為傳感器的溫度響應。用
常用壓電加速度計的溫度范圍為零度以下至+177°C 或 +260°C。某些特定型號,低溫可達零度,高溫可達760°C。很多種壓電加速度計設計型式在很寬的溫度范圍內的溫度響應很平。壓阻式、變電容式加速度計的典型溫度范圍為-18°C~+93°C。
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