Gn Flow Meter est l'un des principaux fabricants d'instruments de mesure et de contrôle microfluidiques.
Capteur de pression en silicium diffusé : principe de fonctionnement, avantages, inconvénients, caractéristiques, applications et résumé
1. Principe de fonctionnement
Le capteur de pression en silicium diffusé Ce dispositif exploite l' effet piézorésistif , phénomène selon lequel la résistivité des matériaux semi-conducteurs varie sous l'effet d'une contrainte mécanique. Un ensemble de résistances de même valeur est formé sur un diaphragme en silicium monocristallin par diffusion et connecté en pont de Wheatstone.
Lorsqu'une pression est appliquée sur le diaphragme en silicone, celui-ci se déforme légèrement (déplacement normal inférieur à 0,025 mm), ce qui modifie sa résistance. Le pont génère un signal de tension faible, proportionnel à la pression, qui est amplifié puis converti en un signal industriel standard.
2. Avantages
Haute précision — Précision globale jusqu'à ±0,5 % de la pleine échelle, avec des modèles de haute précision atteignant ±0,1 % de la pleine échelle.
Haute sensibilité — Sortie pleine échelle d'environ 100 mV, nettement supérieure à celle des capteurs à jauge de contrainte traditionnels (environ 10 mV).
Compact et léger — Faible encombrement, facile à intégrer et à installer.
Bonne stabilité à long terme — Meilleure que ±0,2 %FS par an.
Rentable — Technologie éprouvée et faible coût, ce qui en fait le pilier de l'automatisation industrielle.
Sécurité intrinsèque — Basse tension et faible consommation d'énergie, convient aux emplacements dangereux.
3. Inconvénients
Dérive thermique — La stabilité se dégrade en dessous de 0 °C et au-dessus de 85 °C.
Ne convient pas aux hautes pressions — Généralement déconseillé au-dessus de 20 MPa.
Diaphragme fragile — Le diaphragme en silicone fin est sensible aux chocs mécaniques.
Nécessite une protection supplémentaire — Sinon, risque d'être endommagé par l'humidité.
Ne convient pas aux pressions dynamiques — Ne supporte pas les variations rapides de pression.
Dérive nulle — Nécessite un étalonnage périodique (recommandé annuellement).
4. Principales caractéristiques
Basé sur l'effet piézorésistif, sans pièces mobiles — réponse rapide, haute fiabilité.
Technologie de diffusion des semi-conducteurs — intégration monolithique du diaphragme et des résistances.
Sorties de signaux analogiques standard (4-20 mA, 0-5 V, etc.).
Découpe laser et large compensation de température.
Construction entièrement en acier inoxydable en option pour une meilleure résistance à la corrosion.
Disponible en versions relative, différentielle et absolue.
5. Applications
| Industrie | Applications |
|---|---|
| Pétrole et produits chimiques | Mesure de la pression des réacteurs et des pipelines |
| Production d'énergie | surveillance de la pression de vapeur et du niveau d'eau de la chaudière |
| Métallurgie | Surveillance de la pression en tête de four et de l'eau de refroidissement |
| Pharmaceutique | Contrôle de la pression du réacteur et mesure du vide |
| Restauration | Contrôle de la pression sur la ligne de remplissage et la cuve de fermentation |
| Traitement de l'eau | Contrôle des pompes, mesure du niveau, surveillance des canalisations |
| Automobile | Surveillance de la pression d'huile moteur et du système de freinage |
| HVAC | Réfrigération, compresseur et contrôle de la pression hydraulique |
6. Résumé
Le capteur de pression en silicium diffusé est un dispositif de haute précision et économique, largement utilisé dans l'automatisation industrielle. Ses principaux atouts sont sa grande précision, sa compacité, sa bonne stabilité et sa facilité d'intégration. Ses principales limitations sont la dérive thermique, son inadaptation aux hautes pressions et la fragilité de sa membrane. Il demeure un composant essentiel dans les industries pétrochimique, énergétique, pharmaceutique et automobile.
