Senzorii de presiune rezonanți cu siliciu se remarcă în domeniul măsurării de înaltă{0}}precizie, datorită principiului lor unic de conversie a presiunii-frecvenței și a caracteristicilor materialelor pe bază de siliciu-. Cu toate acestea, în comparație cu alte tipuri de senzori (cum ar fi piezoresistivi, capacitivi, piezoelectrici, sârmă vibratoare etc.), avantajele acestora provin din diferențele dintre principiile tehnice și proiectele structurale. Comparațiile specifice sunt următoarele:
1.Avantaje de precizie la nivel de principiu
٭ Conversie de frecvență a presiunii-cu rezistență inerentă la zgomot: semnale digitale de ieșire direct (cantități de frecvență) prin modificările de frecvență ale structurii rezonante de siliciu, evitând erorile de conversie analog-la{-digitale, zgomotul de amplificare a semnalului și pierderile de transmisie prin fir-de lungă-transmisia prin cabluri lungi ale senzorilor (schimbări ale senzorilor capacitivi) sau ale senzorilor capacitivi tradiționali. Semnalul de frecvență are o rezistență extrem de puternică la interferența electromagnetică (cum ar fi rezistența la interferența de radiofrecvență de 100 V/m), iar precizia poate ajunge la 0,01% FS (în timp ce senzorii piezorezistivi au de obicei o precizie de 0,1% FS la 0,5% FS).
٭ Liniaritate și repetabilitate excelente: liniaritatea răspunsului la stres-în frecvență a structurii rezonante de siliciu este mai mare de 0,9999, iar eroarea neliniară este mai mică de 0,01%FS, mult superioară senzorilor capacitivi (cu o eroare neliniară de aproximativ 0,1%FS) și senzori piezorezistivi (care necesită o calibrare post{{4}corectivă).
2.Stabilitatea materială și structurală
٭ Caracteristicile de temperatură ale materialelor pe bază de siliciu-: coeficientul de dilatare termică a siliciului este extrem de scăzut (2,6×10⁻⁶/grad), iar modulul de elasticitate se modifică puțin cu temperatura (schimbarea în intervalul -50 la +125 grade este mai mică de 5%). Cu proiectarea rezonatoarelor duble simetrice (compensare diferenţială de temperatură), sensibilitatea la temperatură poate fi redusă la 1×10⁻⁶/grad, permiţând o compensare de înaltă precizie fără a fi nevoie de senzori de temperatură suplimentari (deviaţia de temperatură a senzorilor piezorezistivi este de obicei mai mare de 100×10⁻⁶/grad).
٭ Star-solidă, fără piese în mișcare: Structura integrată a fasciculului rezonant/diafragmă fabricată prin tehnologia MEMS nu are probleme de contact mecanic sau de îmbătrânire a etanșărilor. Rata de derive anuală este mai mică de 0,01% FS (devia anuală a senzorilor cu fire vibrante este de aproximativ 0,05% FS, iar cea a senzorilor capacitivi este chiar mai mare), făcându-l potrivit pentru monitorizarea stabilă pe termen lung-(de exemplu, sistemul de date atmosferice de aviație trebuie să funcționeze fiabil timp de decenii).
3.Ieșire digitală și caracteristici inteligente
٭ Ieșire directă a semnalului digital: Semnalul de frecvență poate fi colectat direct de microprocesor fără a fi nevoie de circuite complexe de condiționare a semnalului, simplificând proiectarea sistemului și reducând riscul de introducere a zgomotului (dimpotrivă, senzorii piezoresistivi necesită adaptare la circuitele ADC și sunt vulnerabili la zgomotul sursei de alimentare).
٭ Capacitate de auto-chip-calibrare: MCU-încorporat sau ASIC poate obține putere-la auto-verificare și auto-calibrare periodică (cum ar fi compararea cu frecvența de referință a cuarțului), corectând automat deviația-pe termen lung a senzorului, fără a fi necesară calibrarea manuală a senzorului tradițional (fără a fi necesară calibrarea regulată a senzorului).
4.Răspuns dinamic și rezoluție
٭ Valoare Q ridicată și rezoluție înaltă: Ambalarea în vid (presiune atmosferică < 10⁻³Pa) oferă rezonatorului un factor de calitate Q > 10.000, iar rezoluția presiunii poate ajunge la 0,001 hPa (0,1 Pa), ceea ce este potrivit pentru măsurarea modificărilor mici de presiune (cum ar fi detectarea înălțimii verticale a atmosferei), cu rezoluție depășită cu mult de senzori și depășiri cu mult peste 1hPa. senzori capacitivi (cu o rezoluție de aproximativ 0,1 hPa).
٭ Gamă dinamică largă: prin proiectarea structurală, poate acoperi intervalul de la micro-presiune (0~1kPa) la presiune medie-înaltă (0~10MPa) și poate menține o precizie ridicată în întreaga gamă (pentru senzorii tradiționali, cu cât intervalul este mai mare, cu atât este mai evidentă scăderea preciziei).
Avantajele de bază ale senzorilor de presiune rezonanți din siliciu constă în „înaltă precizie, stabilitate ridicată și caracteristici digitale”. Din punct de vedere tehnic, esența este de a converti eroarea de măsurare a presiunii din „erori în lanțul de semnal analogic cu mai multe legături” în „erori în măsurarea cu o singură frecvență” prin „structura rezonantă bazată pe siliciu-conversia de frecvență a presiunii-” și de a obține suprimarea erorilor prin optimizarea legăturii complete de materiale, structuri și algoritmi.