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摘要 長期以來，壓力傳感器在工業應用中一直扮演著一個很重要的角色。而SMI是基于半導體的較小型的傳感器，提供中壓力和低壓力的選型，有助于市場的發展，從而催生了一些新型的設備和新的應用。同時，壓力傳感器應用于環�！熬G色”建筑領域中，主要完成對整棟建筑物的氣流控制。SMI壓力傳感器的封裝產品、芯片均可以滿足很多工業應用的要求。本文主要闡述SMI壓力傳感器在通風、空調領域的應用。 1、概述 隨著社會日益進步，人類對其生活環境質量要求提高，以及對常見傳染病的預防，使人類對公共場合有了更高的要求。由于人口聚集使得空氣中得一氧化碳、二氧化碳及氨氣濃度增加，致使室內空氣下降，對人體產生重大損害，并且易造成傳染病的傳播。在大型商場，綜合超市，商品專業店，服務專業店和餐飲以及火車站候車室、汽車站候車室等公共場合有嚴格的通風要求。 改善公共環境空氣條件就要讓公共環境的空氣與外界空氣進行交換。室內處于負壓狀態，而讓外界空氣進入公共環境中，就要有壓力差的存在，我們可以通過壓力傳感器感受到室內壓力的大小控制通風設備，實現智能控制。 SMI是美國一家專門生產微差壓傳感器芯片的廠家，是專注于低微量程，成本低，性價比高等特點，占定了絕大部分市場份額。 2、應用SMI壓力傳感器的系統組成 SMI壓力傳感器就是將壓力物理量轉換成電效應，SMI壓力傳感器能測量微小壓力、精度高、輸出程線性、帶溫度補償、后期應用電路簡單等特點，能精確的測量環境中空氣流動的微小壓力。下圖是典型的信號流程圖。 壓力傳感器測量室內外壓力差值將物理量轉換成電壓信號；信號處理系統是處理電壓信號，將輸入的壓力傳感器提供的電壓信號進行放大、調零、調滿度以及進行數字顯示實現遠程監控;控制系統通過接收信號處理系統出來的信號，控制室內排風扇的啟動與關閉，從而遠程控制室內負壓值，實現智能控制以及節能效果。 如果信號處理過程中，將測量的壓力差經過放大處理后變成標準的0-20MA變送器信號，這樣能直接融合到公共環境的各式各樣的控制系統中，具有良好的通用性。是未來公共環境控制系統的一個重要組成部分。 3、SMI微壓傳感器的技術原理 美國Silicon Microstructures INC.開發了一系列價位低、線性度在0.3%到0.05% 范圍內的硅微結構壓阻式傳感器，滿量程為0.15psi(1KPa)、0.3psi(2KPa)、0.8psi(5KPa)、1.5psi(10KPa)、3 psi(20KPa)、最低滿量程為0.15psi(1KPa)，被列為超低壓力測量范圍。 美國SMI廉價的壓阻式、超低壓傳感器成功的關鍵是它的創新的物理刻蝕設計。一般來說,硅微壓力傳感器芯片采用扁平膜來測量壓力，而SMI傳感器芯片采用三維膜片結構,用硅刻蝕工藝將產生的應力(壓力)集中在傳感電阻處。這樣在保持總體精度和線性度的同時仍有很高的靈敏度。80% 的應力傳遞到膜片中的梁式區域,而膜片丟失的應力只有20%。 除了壓阻器所處的四周外，膜片的所有部分都減薄，從而得到膜片的浮凸結構。由于傳感器看起來像機械信號的放大器，因而便于把膜片運動的應力集中在壓阻器上，增加的應力極大地提高了信號輸出，膜片上的浮凸用做終止層。四周的薄膜有效地將器件密封起來。因此壓力不會前后移動。此外，在器件的結構內，離子注入電阻形成壓阻式惠斯登電橋，凹坑減少了器件的總震動質量。 SMI壓力傳感器無需校準即能提供線性度優于1% 的傳感信號。因此，SMI壓力傳感器是一種性能優越、全集成化的單片硅器件。 SMI使用了一套專門設計的軟件由計算機對傳感器作靜態和動態仿真，并進一步計算壓力傳感器芯片的尺寸，使靈敏度和線性度滿足預定要求。在生產方面，官方采用雙板、CMOS或EPROM等成功的工藝，從而提高器件的可靠性、增加成品率并降低成本。 4、SMI應用電路設計 SMI使用先進的硅微結構壓力傳感器，并集成信號調節ASIC技術，大大的簡化了高性能壓力傳感器的使用。其中，SM5812和SM5852系列高性能壓力傳感器可以直接安裝在標準的PCB板上，經過放大、高精確性、校準過的壓力信號可以通過數字接口或者模擬輸出。這可以省去額外的電路，例如補償電路或者自定義的微控制器校準電路。下圖是SM5651典型應用電路圖。 5、結論 SMI壓力傳感器是全固態、體積小、重量輕、價格低廉，特別適合在通風、空調領域的應用。 隨著集成電路制造技術極微機械加工技術的不斷發展，其產品性能會逐步提高，此產品在智能機器人、航空航天、生物醫學工程、汽車工業及家用電器等眾多領域有著很高的應用前景。 |
