เซ็นเซอร์ความดันไมโครละลายแก้ว: โซลูชันที่เชื่อถือได้สำหรับการใช้งานเกินพิกัดแรงดันสูง

เซ็นเซอร์ความดันเป็นองค์ประกอบสำคัญในหลายอุตสาหกรรม ทำให้สามารถวัดความดันในการใช้งานต่างๆ ได้อย่างแม่นยำและเชื่อถือได้ เซ็นเซอร์ความดันประเภทหนึ่งที่ได้รับความนิยมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือเซ็นเซอร์ไมโครละลายแก้ว ซึ่งได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดยสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียในปี 1965

เซ็นเซอร์ละลายแก้วขนาดเล็กมีผงแก้วอุณหภูมิสูงที่เผาอยู่ที่ด้านหลังของช่องเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ 17-4PH โดยตัวช่องนั้นทำจากสแตนเลส 17-4PH การออกแบบนี้ช่วยให้สามารถรับแรงดันสูงเกินพิกัดและต้านทานแรงกระแทกจากแรงดันกะทันหันได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังสามารถตรวจวัดของเหลวที่มีสิ่งเจือปนจำนวนเล็กน้อยโดยไม่จำเป็นต้องใช้น้ำมันหรือไดอะแฟรมแยกส่วน โครงสร้างสแตนเลสช่วยลดความจำเป็นในการใช้โอริง จึงลดความเสี่ยงต่ออันตรายจากการปล่อยอุณหภูมิ เซ็นเซอร์สามารถวัดได้ถึง 600MPa (6,000 บาร์) ภายใต้สภาวะแรงดันสูงด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีความแม่นยำสูงสูงสุด 0.075%

อย่างไรก็ตาม การวัดช่วงเล็กๆ ด้วยเซนเซอร์แก้วไมโครละลายอาจเป็นเรื่องท้าทาย และโดยทั่วไปจะใช้สำหรับช่วงการวัดที่สูงกว่า 500 kPa เท่านั้น ในการใช้งานที่จำเป็นต้องมีการวัดแรงดันไฟฟ้าสูงและความแม่นยำสูง เซ็นเซอร์สามารถแทนที่เซ็นเซอร์แรงดันซิลิคอนแบบกระจายแบบดั้งเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

เซ็นเซอร์ความดันที่ใช้เทคโนโลยี MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) เป็นเซ็นเซอร์อีกประเภทหนึ่งที่ได้รับความนิยมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เซ็นเซอร์เหล่านี้ผลิตขึ้นโดยใช้สเตรนเกจซิลิคอนขนาดไมโคร/นาโนเมตร ซึ่งมีความไวเอาต์พุตสูง ประสิทธิภาพที่มั่นคง การผลิตเป็นชุดที่เชื่อถือได้ และความสามารถในการทำซ้ำที่ดี

เซ็นเซอร์ไมโครละลายแก้วใช้เทคโนโลยีขั้นสูงโดยเผาสเตรนเกจซิลิคอนบนตัวยางยืดสแตนเลส 17-4PH หลังจากที่แก้วละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า 500°C เมื่อร่างกายมีความยืดหยุ่นภายใต้การบีบอัดที่ผิดปกติ มันจะสร้างสัญญาณไฟฟ้าที่ถูกขยายโดยวงจรขยายการชดเชยดิจิทัลด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ สัญญาณเอาท์พุตจะขึ้นอยู่กับการชดเชยอุณหภูมิอัจฉริยะโดยใช้ซอฟต์แวร์ดิจิทัล ในระหว่างกระบวนการผลิตการทำให้บริสุทธิ์มาตรฐาน พารามิเตอร์จะถูกควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลของอุณหภูมิ ความชื้น และความล้าทางกล เซ็นเซอร์มีการตอบสนองความถี่สูงและช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรในระยะยาวในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง

วงจรชดเชยอุณหภูมิอัจฉริยะแบ่งการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิออกเป็นหลายหน่วย และตำแหน่งศูนย์และค่าการชดเชยสำหรับแต่ละหน่วยจะถูกเขียนลงในวงจรการชดเชย ในระหว่างการใช้งาน ค่าเหล่านี้จะถูกเขียนลงในเส้นทางเอาต์พุตแบบอะนาล็อกที่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ โดยแต่ละจุดอุณหภูมิจะเป็น "อุณหภูมิการสอบเทียบ" ของเครื่องส่งสัญญาณ วงจรดิจิทัลของเซนเซอร์ได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อจัดการกับปัจจัยต่างๆ เช่น ความถี่ การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า และแรงดันไฟกระชาก พร้อมความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง ช่วงการจ่ายไฟที่กว้าง และการป้องกันขั้ว

ห้องความดันของเซนเซอร์แก้วละลายไมโครทำจากสแตนเลส 17-4PH นำเข้า โดยไม่มีโอริง รอยเชื่อม หรือรอยรั่ว เซ็นเซอร์มีความจุโอเวอร์โหลด 300%FS และแรงดันล้มเหลว 500%FS ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานโอเวอร์โหลดแรงดันสูง เพื่อป้องกันแรงกระแทกจากแรงดันฉับพลันที่อาจเกิดขึ้นในระบบไฮดรอลิก เซ็นเซอร์จึงมีอุปกรณ์ป้องกันการหน่วงในตัว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมหนัก เช่น เครื่องจักรทางวิศวกรรม อุตสาหกรรมเครื่องมือกล โลหะวิทยา อุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมพลังงาน ก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูง การวัดความดันไฮโดรเจน และเครื่องจักรกลการเกษตร