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了解 MEMS 硅芯片的常见规格

2021 年 5 月 25 日/by 品质传感器

为了评估 MEMS 硅芯片的质量和性能,客户必须依赖规格,至少在他们可以自己测试部件之前是这样。 本文将讨论与这些压力传感器芯片相关的最常见规格。

关于 MEMS 芯片,首先要了解的是,当它们暴露在压力或温度下时,它们会产生相应的输出(以毫伏为单位),前提是已提供输入电压或激励电压。 MEMS 芯片的毫伏输出实质上是压力值。 因此,在各种条件下测试芯片时,要在任何 MEMS 芯片中寻找的一般特性是稳定且可重复的输出。

本文讨论了用于表征不同工作条件下压力传感器芯片性能的常用规范。

我们将讨论的第一组规格通常用于表征 MEMS 芯片在室温 (25 °C).

电桥电阻(或阻抗): 这表示跨电桥测量的电阻(根据欧姆定律,电压除以电流)。 由于我们的 惠斯通电桥 设计以及我们的 Sentium® 和 MeritUltra™ 工艺,我们所有芯片上的输入电阻(+E 到 -E)和输出电阻(+O 到 -O)是相同的。

偏移(或零压输出电压):这表示在零压力下,零输出与 MEMS 芯片的实际输出之间的差异。 在绝对没有偏移的情况下,在零压力下,输出将为 0 mV/V。 但是,如果偏移量为 ±10 mV/V,则 5 伏激发电压的差异可能为 ±50 mV。 请参阅下面的传递函数图像。

灵敏度(或跨度): 通常,灵敏度和跨度是同义词。 这两个术语用于表示 MEMS 芯片对施加的压力和电源电压的电输出或响应。 它通常由图表上一条线的斜率表示,输出在一个轴上,压力(对于给定的电源电压)在另一个轴上。 请参阅下面的传递函数图像。 灵敏度通常以每 psi 微伏每伏 (µV/V/psi) 表示。

S 系列 15 psi MEMS 芯片的传递函数图

非线性(或线性):这显示了输出的线性/非线性程度。 理想的输出是完美的线性。 例如,在恒定的 5 伏电源下,压力每增加一磅每平方英寸,以毫伏为单位的输出将线性增加,如上图传递函数的图像所示。 压力非线性的计算方法是在压力范围的中点测量两个差值之一:一个是实际输出与最佳拟合直线 (BFSL) 之间的一个,另一个是实际输出与最佳拟合直线 (BFSL) 之间的一个。连接实际输出的两个端点的不可见线。 这条线称为终点线或终点线。 请参考下图。 此图像中显示的实际输出已被夸大以供说明。 无论压力非线性是基于 BFSL 还是终点线,它都表示为满量程输出 (FSO) 的百分比。

MEMS 芯片压力非线性示例

压力滞后:这显示了在零压力下输出的增量或差异,然后达到满量程压力并返回到零压力。 没有压力滞后是理想的,这意味着每次压力返回零时输出都将完全相同。 该规范将为您提供模具可重复性的一个指标。 压力滞后表示为满量程输出 (FSO) 的百分比。

接下来的三个规格表明 零件在指定温度范围内的行为方式. 在 Merit Sensor,所有 MEMS 芯片都在 -40 至 150 °C 的温度范围内进行测试。 这三个规格是一阶效应。

偏移温度系数 (TCO):这也称为零压力温度系数 (TCZ)。 这表明零压力下的偏移量随温度变化而变化。

电阻温度系数 (TCR): 这说明 电阻如何变化 在零压力下随温度变化。 电桥电阻确实会随温度发生显着变化。

灵敏度温度系数 (TCS):这也称为跨度温度系数。 它表示随着温度变化的满量程输出偏差。 随着温度升高,灵敏度降低。 因此,在室温下,您可能会获得 100 mV 的输出,但在 150 °C 时,输出将降至 75 mV 左右。

好消息是上面列出的所有错误都是可重复且一致的,这意味着它们对补偿反应良好。 除了制造 MEMS 芯片,Merit Sensor 还制造 压力传感器包 并在各种温度范围内进行校准。

但是,以下两个规范涉及 无法补偿的误差:热滞后和长期漂移. 因此,如果您要决定购买哪种 MEMS 芯片,您将需要找到一家生产在这两个领域具有良好规格的零件的供应商。 我们 Merit Sensor 知道,我们的客户不希望他们的包含我们 MEMS 芯片的部件在客户的应用中出现故障; 因此,我们以生产具有出色热滞值和长期稳定性的 MEMS 芯片而自豪。

热滞回:这通常是在零压力下进行的,它显示了当温度在室温下然后升高到 150 °C 然后回到室温,然后降低到 -40 °C 然后再次回到室温时的输出差异等等。 该测试表征了芯片在多次热循环中的可重复性。 每次温度恢复到给定值时都获得相同的输出是理想的。

具有热滞的 S 系列 MEMS 芯片精度 - 纯白色背景

长期稳定性(或长期漂移):该规格表明芯片输出将保持多稳定,或者换句话说,偏移量随时间和持续温度漂移的程度有多小。 例如,我们已经在 150 °C 下对零件进行了 300 小时的测试。

S 系列 MEMS 芯片长期稳定性 - 纯白色背景

需要注意的一件事是宣传 MEMS 芯片的数据表,其精度为 ±0.25 %。 关键在于:准确度是指 仅由 室温下非线性; 它没有考虑已经讨论过的其他错误。 希望本文能帮助您更好地了解 MEMS 硅芯片的不同性能特征以及用于量化芯片性能的规范。

最后,如果您想了解更多关于 MEMS 芯片的技术和性能,我们邀请您 观看我们最近播出的网络研讨会,现在按需提供。

https://meritsensor.com/wp-content/uploads/15psi_S-Series_Transfer_Function.png 1480 2048 品质传感器 https://meritsensor.com/wp-content/uploads/merit-sensor-logo.svg 品质传感器2021-05-25 16:52:292022-08-25 14:13:41了解 MEMS 硅芯片的常见规格

三种常见的压力传感器封装类型

2020 年 11 月 25 日/by 品质传感器

每个 MEMS 压力传感器的核心都是 MEMS 硅芯片。 Merit Sensor 拥有并经营一家晶圆厂,在那里生产所有自己的产品 微机电芯片. 封装 MEMS 芯片需要专门的设备和技能来处理小而敏感的芯片并进行精细的引线键合。 因此,许多客户购买压力传感器封装,其中芯片已经安装并引线键合。 本文将讨论 Merit Sensor 的三种封装类型: 没有补偿的, 被动补偿和 完全补偿.

无补偿

最基本的压力传感器包是无补偿的。 在未补偿的封装中,MEMS 芯片已使用特殊的芯片键合材料安装到陶瓷基板上,引线键合到陶瓷上的电迹线,并覆盖有保护帽或凝胶。 由于每个硅芯片本质上都是独一无二的,因此每个芯片的输出都是独一无二的。 幸运的是,硅芯片具有非常可重复的输出。 这意味着可以补偿输出。

PMD系列压力传感器内部元件

PMD 系列压力传感器 – 未补偿

为了获得准确的输出,客户需要进行一定程度的补偿。 某些应用程序有助于客户进行补偿。 通常决定补偿是由 Merit Sensor 还是客户执行的因素包括:

  • Cost
  • 准确性
  • 尺寸
  • 输出信号

被动补偿

一种更易于使用的压力传感器封装版本,尤其是在室温下使用时,是一种带有被动补偿的版本。 在这种情况下,压力传感器封装与未补偿封装基本相同; 然而,陶瓷基板上的厚膜电阻器已经过激光修整,可在 10 °C 至 40 °C 的工作温度下对芯片的输出提供足够的补偿。

AP 系列压力传感器上的激光修整厚膜电阻器

AP 系列压力传感器 – 无源补偿

对于诸如病房中的有创血压监测等应用,在此温度范围内进行补偿就足够了。 无源补偿的其他好处是具有几乎无限分辨率和以微秒为单位的频率响应时间的纯模拟信号。

完全补偿

在完全补偿的压力传感器封装中,信号调节(板载 ASIC)用于在很宽的温度范围内补偿芯片的输出。 MEMS 硅芯片不知道压力和温度之间的差异,因此这种补偿水平在传感环境温度剧烈波动或达到极端高温或低温的应用中尤为重要。 通过信号调节进行补偿可以提供线性输出,并使该输出在 -1 °C 和 1 °C 之间的工作温度下精确到满量程输出的 ±40%(±150%FS 总误差带)。

带有 ASIC 的惠斯通电桥

带有板载 ASIC 的 MEMS 芯片上的惠斯通电桥

例如,如果我们在飞机中使用燃油泵和在车辆中使用燃油导轨,那么压力传感器通常会暴露在极端温度下; 尽管如此,这些压力传感器必须提供准确的输出。 完全补偿的压力传感器将是合适的解决方案。

TVC 系列压力传感器内部元件

TVC 系列压力传感器 – 完全补偿

需要强调的是,每个压力传感器都需要单独补偿,因为每个压力传感器都具有其 MEMS 芯片固有的独特输出。 许多客户根本没有时间或设备在后勤或经济上对通过其装配线的每个单元执行此操作。

Merit Sensor 拥有为客户处理这一必要步骤的经验和设备。 此外,在零件离开我们的工厂之前进行补偿通常是有意义的,尽管并非总是如此。 尽管如此,我们为那些选择自己补偿的客户留下了选择。 一如既往,我们的 销售经理和技术团队 将很乐意回答任何相关问题。

https://meritsensor.com/wp-content/uploads/housing.png 682 1000 品质传感器 https://meritsensor.com/wp-content/uploads/merit-sensor-logo.svg 品质传感器2020-11-25 17:26:392022-08-25 16:49:56三种常见的压力传感器封装类型

我们最新的 MEMS 传感元件的四个特性

2020 年 9 月 16 日/by 品质传感器

Merit Sensor 从一开始就拥有并经营着一家晶圆厂。 制造我们自己的 MEMS(微机电系统)传感元件或芯片使我们与其他压力传感器制造商区别开来,其中许多制造商从代工厂或供应商处采购他们的 MEMS 芯片。 生产我们自己的晶圆,将其切割成单独的 MEMS 传感元件,使我们能够控制自己的技术、开发和供应链。 要了解有关优势的更多信息,请阅读此内容 AZoSensors 采访 与我们的工程总监。

由于我们继续看到全世界对这些 MEMS 传感元件的兴趣,我们继续以具有竞争力的成本开发具有卓越性能的 MEMS 芯片。 我们市场上最新的 MEMS 产品是 S系列,提供最佳尺寸、灵敏度和稳定性。 也许最重要的是它在热滞后方面的出色表现。 下面将讨论这些特性中的每一个。

尺寸

S 系列的一个显着特点是其尺寸非常小:1.5 毫米 x 1.5 毫米 x 0.9 毫米,但性能可靠。 这种尺寸还可以优化每个 150 毫米(6 英寸)晶圆上生产的芯片数量。 最终结果是为客户提供了成本更低的芯片,而不会损失任何卓越的性能。

S 系列 MEMS 芯片尺寸

S 系列 MEMS 芯片尺寸

灵敏度

作为 MEMS 晶圆的原材料,硅具有压阻特性,这意味着当施加压力时,它会发生应变,其电阻会相应地发生变化。 输出基于电阻的变化。 优点传感器用途 惠斯通电桥 技术来优化输出的线性度。 然而,当压力低时获得足够的输出是具有挑战性的。 尽管如此,通过 Merit Sensor 专有的 MeritUltra 技术,S 系列可在 5 psi / 34 kPa / 345 mbar 下提供 100 毫伏 (mV) 的典型输出。

稳定性

稳定的部件将保持准确,即不会随时间和持续温度漂移。 S 系列数据表规定了满量程输出的 ± 0.2 % (% FSO) 的长期稳定性。 下图显示了该部件已被证明的稳定性和准确性,展示了 0.05 小时时 <300 % FSO 的典型偏移漂移。

S 系列 MEMS 芯片长期稳定性

S 系列的长期稳定性

热滞

我们在这里真正谈论的特性再次是准确性。 除了随着时间的推移和持续温度保持准确之外,S 系列在暴露于热循环中时还显示出卓越的准确度。 MEMS 传感元件本质上对温度敏感。 它的电阻和输出会随着温度的变化而变化。 幸运的是,一致的更改很容易补偿。 S 系列芯片在暴露于极端温度和恢复到室温时表现出非常一致、准确的输出。 在热循环测试中,它展示了 <0.05 % FSO 的典型热滞后偏移。

具有热滞的 S 系列 MEMS 芯片精度

具有热滞的 S 系列的精度

如果您对在应用中使用 S 系列有任何疑问, 联系 我们的销售经理之一。 您可能还会找到应用说明“压模安装的处理”有用。

https://meritsensor.com/wp-content/uploads/wafer_die.png 875 1015 品质传感器 https://meritsensor.com/wp-content/uploads/merit-sensor-logo.svg 品质传感器2020-09-16 23:33:262022-08-25 14:19:30我们最新的 MEMS 传感元件的四个特性

如何将 O 形圈密封到 TR 系列压力传感器

2015 年 7 月 17 日/by 品质传感器

Merit Sensor 提供完全校准的背面压力、苛刻介质压力传感器,可用于与硅、玻璃、陶瓷和焊料兼容的任何介质。 该传感器组件(TR 系列)设计用于与 O 形圈一起使用,从而在传感器背面形成面密封。

 

在设计 O 形环面密封时,需要评估许多技术考虑因素。 为了确保在第一轮开发中能够实现良好的设计,必须明确定义几个因素。 此信息对于后续材料选择(对于 O 形圈和将要插入的外壳)至关重要,并且在后续的尺寸和应力分析中将需要用到。

 

规格

温度规格

  • 确定操作和存储条件的最低和最高最终使用温度。 使用温度是恒定的还是波动的? 压力会不会同时变化?

 

 

 

压力规格

  • 确定最小和最大使用压力。 压力是正面的、负面的还是正面和负面的组合? 压力是波动的还是恒定的? 温度会同时变化吗?

 

 

媒体规格

  • 确定将与传感器接触的介质。 它们包含哪些化学物质? 它们是否与硅、硼硅玻璃、96% 氧化铝陶瓷和焊料兼容? 暴露条件是什么(温度、压力、持续时间、浓度等)一定要考虑传感器的两侧。 背面将暴露在苛刻的介质中。 正面将暴露于其他一些环境条件。 确保“顶面”免受恶劣介质的影响。

 

http://www.applerubber.com/src/pdf/chemical-compatibility.pdf

 

O 形圈选项

材料选项

  • 应根据上述信息选择 O 形圈材料。 应根据最大使用压力和由此产生的包装应力来选择 O 形圈的柔软度。 软 O 形圈将提供非常柔顺的密封,这将导致非常低的诱导包装应力,但可能无法在高压下很好地密封。 相反,硬 O 形圈在高压下密封良好,但也可能引起高封装应力。 不同的 O 形圈材料具有不同的温度处理能力。 聚合物的玻璃化转变温度将限制 O 形环的较低功能操作温度。 聚合物开始分解或软化的温度将限制 O 形圈的功能温度上限。 查看不同 O 形圈聚合物的介质兼容性也很重要。 O 形圈的使用寿命和 O 形圈将经历的膨胀量会因 O 形圈材料和介质而异。 可能很难找到完全符合所有规格要求的材料。

 

http://www.applerubber.com/src/pdf/general-properties-of-orings.pdf

 

 

 

几何选项

  • 选择材料后,接下来要考虑的是确定 O 形圈尺寸(外径和横截面)。 O 形圈应实现几个不同的目标。 O 形圈必须确保介质在最小和最大压力下不会泄漏。 O 形圈必须确保介质在最低和最高温度下不会泄漏。 应选择 O 形圈,以最大限度地减少压力和热循环过程中的封装应力积累。
  • 有几种不同的 O 形圈几何形状可用于面密封。 他们每个人都有优点和缺点。 最常见且最具成本效益的 O 形圈几何形状是标准圆形横截面。 这种几何形状可用于正压和负压。 为了协助高压密封,可以使用垫环来防止出现挤出问题。 除圆形横截面外,还有“X”形和“U”形O形圈横截面。 “U”形 O 形圈有两种配置,可以用作面密封(面向内的通道用于正压应用,面向外的通道用于负压应用)。 “X”横截面适用于任一应用。

 

 

O 形圈压盖选项

反公猪腺

  • 沉孔压盖是最常见的 O 形圈压盖。 设计和制造相对简单。 压盖深度和宽度可以根据特定的应用规格进行定制。 需要考虑的项目是挤压百分比、膨胀和热膨胀系数。

 

 

燕尾腺

  • 燕尾式压盖是最复杂的 O 形环压盖。 设计难度大,制造成本高。 这种压盖设计的主要好处是它有助于在组装过程中将 O 形圈固定到位。 不建议用于小 O 形圈。 这种设计对挤压百分比、膨胀和热膨胀系数更加敏感。

 

建议的工程分析和验证

为确保 O 形圈在整个温度和压力使用范围内都能正确密封,应进行几种不同的分析。 重要的是查看静态力、动态力和温度对每个的影响。

 

静态和动态分析

  • 计算随温度发生的尺寸变化很重要。 O 形圈的外径、内径和横截面直径应在最低和最高温度下计算。 应根据最低和最高温度计算压盖的宽度和深度。 应在每个极端情况下计算 O 形圈挤压,以确保压盖尺寸足够。 一定要考虑到 O 形圈材料在与 O 形圈接触的介质上的膨胀。 基于这些尺寸,可以估计封装上的零压力应力。
  • 然后应使用静态模型来评估温度和压力变化期间的应力。 根据此分析的输出,可以选择 O 形圈尺寸、O 形圈材料和压盖尺寸的合适组合,以提供最佳解决方案。

 

由于每种应用都是温度、压力和介质的独特组合,因此建议客户进行验证测试,以确保 O 形圈材料、O 形圈横截面和压盖尺寸提供可靠的解决方案在最终应用中。

https://meritsensor.com/wp-content/uploads/2014/11/apple-touch-icon.png 150 150 品质传感器 https://meritsensor.com/wp-content/uploads/merit-sensor-logo.svg 品质传感器2015-07-17 16:05:192022-08-25 16:09:33如何将 O 形圈密封到 TR 系列压力传感器

TR系列压力传感器英寸水压开关

2015 年 6 月 30 日/by 品质传感器

在许多情况下,需要知道罐中液体的液位或空气管道内的压力。 这两种情况都是相当低的压力,很难测量。 这可以通过多种方式实现。 最简单的是观察镜或观察管,如下所示。 这样做的前提是储罐中的液体会迫使液体从观察管上升到与储罐中的液位相同的水平,或者被测量的气压会使液位升高,等于施加的压力。 单体计是测量低气压/真空的常用设备。 这在不透明或至少半透明的罐中特别有用。 在风管的情况下,没有任何可见的东西,因此需要某种外部设备。 虽然这是一种简单的方法,但它并不是特别方便,因为它需要位于储罐处或靠近被测管​​道。 如果需要远程监控,这没有用,如果需要任何类型的反馈,则更没用,因为它完全是手动的。

带视镜的储罐

带视镜的储罐

如果需要对液位进行远程监控,还有更多选择。 一个常见的例子是浮子型电阻(电位计)传感器,通常在汽车油箱液位发送单元中找到。 这些传感器工作良好,但有一些缺点。

  • 位于油箱内
  • 置换水箱中的一些体积
  • 移动部件
带浮球式液位传感器的储罐

带浮球式液位传感器的储罐

带浮子式液位传感器的储罐

根据被测量的介质和组件的设计,这种类型的传感器可能会成为由介质本身引起的故障的受害者。 一个常见的问题是浮子吸收了它浸没在其中的介质,这将导致人为的低液位读数,因为浮子会失去一些浮力。

坦克3

为了提供可靠的液位传感器,非常需要没有移动部件的液位传感器。 为此,可以使用诸如 Merit Sensor Systems 的 TR 系列之类的传感器。 TR 系列压力传感器是压阻式 MEMS 压力传感元件,与陶瓷基板上的 ASIC 配对。 该传感器可用于多种压力范围、表压或绝压测量以及自定义校准和输出。

为了实现最准确的液位读数,应使用量具部件。 这是优选的,因为作用在罐中流体上的大气压力也会作用在 MEMS 压力传感器的参考侧,即使在大气压力发生变化时也能提供最准确的读数。 在气压差测量的情况下,参考可以是大气或其他空间。 这方面的一些例子是:

  • 建筑管道静压测量(大气到加压管道(通常为英寸水柱))
  • 建立高管道静压(类似于常规管道静压,但如果压力超过建筑物和空气供应系统的安全水平(通常为英寸水柱),则通常连接到风扇控制器以关闭风扇)
  • 建立空气过滤器状态(过滤器两端的压差 - 随着过滤器堵塞(通常为英寸水柱),压差更大)
  • 建筑空间压力(两个空间之间的压差,以确保气流朝正确的方向流动 - 在洁净室中很常见(通常为十分之一英寸的水))

图形1的

测量水或空气等介质的液位很困难,因为在 39°F 下测量的一英寸水仅 ≈ 0.0360911906567 PSI。 Merit 的 TR 系列提供高灵敏度(低压)配置,当校准到 5 PSIG 时,可以解析为 1 英寸的水。 使用具有更高灵敏度的不同校准和/或定制 MEMS 设备可以获得更好的分辨率。

下图显示了 5PSIG 校准和 1 PSIG 校准之间的差异。 传感器的输出存在显着差异,从而提供更好的分辨率。

一旦选择了具有可接受分辨率的传感器,就有了传感器接口选项。 TR系列传感器从最小压力到最大压力提供0.5至4.5V的线性电压输出,并进行温度补偿。 该电压可以由系统控制器监控,也可以简单地连接到电路,例如下面的电路,它将通过 VR1 提供可变电平阈值。 这可以用作低液位指示器/警报或溢出指示器警报,具体取决于电路的配置。

可变压力液位开关/指示器的基本电路

可变压力液位开关/指示器的基本电路

下面是上述电路的操作示例。 这是一个理想的理论示例。 将 VR1 设置为所需电平的计算电压(在这种情况下为 10” WC,或 ~1.94V),当传感器电压达到 VR1 的设定点时,U1 的输出将变高。

图形4的

无论需要可变信号,还是简单的 ON/OFF 就足够了,低压 TR 系列传感器都可以使用。 这里讨论的一些应用目前由其他传感器技术处理,但可以通过适当设计和实施的基于 MEMS 的传感器很好地处理。

https://meritsensor.com/wp-content/uploads/2014/11/apple-touch-icon.png 150 150 品质传感器 https://meritsensor.com/wp-content/uploads/merit-sensor-logo.svg 品质传感器2015-06-30 20:00:252022-08-25 16:12:20TR系列压力传感器英寸水压开关

惠斯通电桥

2015 年 4 月 10 日/by 品质传感器

惠斯通电桥简介

Merit Sensor 压力传感器的核心是惠斯通电桥,它由硅蚀刻隔膜上的一组四个电阻器组成。 当压力施加到隔膜上时,电阻会受到压力,从而改变它们的电阻。

在理想设置中,所有电阻器都将完美匹配且完全不受温度影响。

然而,在现实世界中,每个电阻器的电阻值之间存在差异。 此外,温度也会改变电阻值。 由于温度引起的电阻值和总电桥输出的变化称为电阻温度系数或 TCR。

更多来自Google的 应用 要求一个 压力传感器 独立于温度运行。 在这些应用中,必须补偿压力传感器的 TCR。

TCR 补偿有两种通用方法——被动和主动。

在无源补偿中,需要测量各个桥电阻器的值以确定补偿电阻器所需的值。

在主动补偿中,微控制器、信号调节器或模拟电路记录各种温度和压力条件下的电桥输出,并相应地调整传感器输出。

桥接配置

一种。 闭合 - 连接所有电阻器的桥(见图 1)。

AN103 桥接配置选项 - AN103-001
图 1 – 封闭桥

在封闭的电桥中,无法测量单个电阻器,因为电桥的其他三个电阻器总是会产生影响。

湾半开 - 分为两个分支并在一端连接的桥梁(见图 2)。

AN103 桥接配置选项 - AN103-002
图 2 – 半开桥

与封闭桥相反,半开桥允许对每个电阻进行测量,如果需要确定传感器的性能,这是一个好处。 半开桥还允许根据需要添加有源或无源补偿。

半开桥需要额外的电气连接。

C。 全开 – 分为两个分支的桥梁,两端开放(见图 3)。

AN103 桥接配置选项 - AN103-003
图 3 – 全开桥

与半开桥类似,全开桥允许测量每个电阻。 除了能够使用有源或无源补偿之外,桥的每一半都可以独立供电和测量。 这是有益的,因为压力传感器应用中常用的一些信号调节器需要两个独立的分支。
然而,全开桥配置需要比半开配置所需的额外电连接。

实现示例

一种。 闭合 – 由于无法在闭合电桥中测量单个电阻器,因此闭合电桥可用于有源补偿或传感器输出因温度变化而波动可接受的应用中。

图 4 描绘了一个具有有源补偿的闭合电桥。

AN103 桥接配置选项 - AN103-004图 4 – 带有接口设备的闭合桥接器(信号调节 ASIC、微控制器、模拟电路等)

温度独立性不重要的闭式桥的合适应用的一个例子是压力开关,其中绝对压力测量并不像知道您已经达到压力阈值那么重要。

湾半开 - 有源补偿可应用于半开桥,如上图 4 所示。 无源补偿也可以应用于半开桥,如下图 5 所示。

AN103 桥接配置选项 - AN103-005

图 5 – 带无源补偿的半开桥

图 5 中带有无源补偿的半开桥的实现显示了增加的组件以及关闭桥所需的额外电气连接 (Vin+)。 顾名思义,附加电阻可实现跨度、零位和输出阻抗补偿。 在所需条件下进行开桥测量后,需要添加这些组件。

C. 全开——全开桥有多种实现方式。 除了用作全开桥之外,它还可以用作半开桥(图 5)或封闭桥(图 4)。 图 6 说明了全开桥如何用于两种功能——温度和压力。

AN103 桥接配置选项 - AN103-006

图 6 – 具有两个功能的全开桥

在该实现中,桥的一半用作温度传感器,另一部分用作压力传感器。 只有一半的压力输出信号会出现,因为只有一半电桥的电压摆幅。 然而,这为测量实际芯片温度的方法带来了额外的好处。 与环境温度测量相比,温度测量将允许更准确的温度补偿输入。

为您的应用选择合适的配置

在做出有关桥梁配置的决定时,应考虑整个传感系统。 首先,用户必须决定温度独立性是否重要,如果重要,是否 主动或被动补偿 将会被使用。 如果选择有源补偿并使用信号调节器或其他电子设备,则必须满足该设备的要求。

请谨慎使用,因为具有相似功能的设备可能有非常不同的要求。

如前所述,每种配置都有其自身的优点和缺点。 全开桥增加的电气连接增加了组装的复杂性,但允许更大的灵活性以及更轻松地解决桥接问题的能力。

最终,桥梁配置的选择应基于对系统的彻底分析。

 

 

 

 

 

 

 

免责声明
Merit Sensor Systems 生产在数据表参数范围内运行的高质量产品。 典型的压力和温度性能值未经过 100% 测试,但已在认证期间得到验证。 Merit Sensor 无法保证产品在客户安装和后期处理后能正常工作。 客户有责任测试并验证最终包装中 Merit Sensor 产品的功能。 客户负责处理产品所需的知识,Merit Sensor 对可能导致最终应用中的产量损失或现场故障的间接损害不承担任何责任。
本文档中的信息“按原样”提供给您,不附带任何形式的明示或暗示的保证或条件。 Merit Sensor Systems 保留修改本文档的权利,并且对因使用本信息而导致的任何故障不承担任何责任。 本文档中提供的所有信息仅供说明之用。

https://meritsensor.com/wp-content/uploads/2014/11/apple-touch-icon.png 150 150 品质传感器 https://meritsensor.com/wp-content/uploads/merit-sensor-logo.svg 品质传感器2015-04-10 21:32:532022-08-25 16:16:38惠斯通电桥
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