Resonanstrycksensorer av kiselsticker ut inom området för hög-precisionsmätning på grund av deras unika princip för tryck-frekvensomvandling och egenskaperna hos kisel-baserade material. Jämfört med andra typer av sensorer (såsom piezoresistiva, kapacitiva, piezoelektriska, vibrerande trådar, etc.), beror deras fördelar på skillnaderna i tekniska principer och strukturella konstruktioner. De specifika jämförelserna är som följer:
1. Precisionsfördelar på principnivå
Tryck-frekvensomvandling med inneboende brusresistans: Mata ut digitala signaler (frekvenskvantiteter) direkt genom frekvensförändringarna i kiselresonansstrukturen, undviker analoga-till-digitala omvandlingsfel, signalförstärkningsbrus och långa-trådsöverföringsförluster av traditionella spännings-kapacitiva signalförluster (cap-piezoresistive) (cap-piezoresist) sensorer. Frekvenssignalen har extremt stark elektromagnetisk störningsresistans (som motstånd mot radiofrekvensstörningar på 100V/m), och noggrannheten kan nå 0,01%FS (medan piezoresistiva sensorer vanligtvis har en noggrannhet på 0,1%FS till 0,5%FS).
Utmärkt linjäritet och repeterbarhet: spännings-frekvenssvarslinjäriteten för kiselresonansstrukturen är större än 0,9999, och det olinjära felet är mindre än 0,01 %FS, mycket överlägset kapacitiva sensorer (med ett olinjärt fel på ungefär 0,1 %FS) och efterkorrigering av sensorer{4}(4}) olinjäritet).
2. Material och strukturell stabilitet
Temperaturegenskaper för kisel-baserade material: Den termiska expansionskoefficienten för kisel är extremt låg (2,6×10⁻⁶/grad), och elasticitetsmodulen ändras lite med temperaturen (ändringen inom intervallet -50 grader till +125 grader är mindre än 5%). Med konstruktionen av symmetriska dubbla resonatorer (temperaturskillnadskompensation) kan temperaturkänsligheten reduceras till 1×10⁻⁶/grad, vilket möjliggör högprecisionskompensation utan behov av ytterligare temperatursensorer (temperaturdriften hos piezoresistiva sensorer är vanligtvis större än 100×10⁻⁶/grad).
Fast-tillstånd utan rörliga delar: Den integrerade resonansstråle/membranstrukturen tillverkad av MEMS-teknik har inga problem med mekanisk kontakt eller åldrande av tätningar. Den årliga drifthastigheten är mindre än 0,01 %FS (den årliga driften för sensorer för vibrerande tråd är cirka 0,05 %FS, och den för kapacitiva sensorer är ännu högre), vilket gör den lämplig för långtidsstabil övervakning (till exempel måste flygets atmosfäriska datasystem fungera tillförlitligt i årtionden).
3. Digital utgång och intelligenta egenskaper
Direkt digital signalutgång: Frekvenssignalen kan samlas in direkt av mikroprocessorn utan behov av komplexa signalkonditioneringskretsar, vilket förenklar systemdesignen och minskar risken för brusintroduktion (i motsats kräver piezoresistiva sensorer anpassning till ADC-kretsar och är känsliga för brus från strömförsörjningen).
Självkalibreringsförmåga på-chip-: Den inbyggda-MCU eller ASIC kan uppnå kraft-på själv-självkontroll och periodisk själv-kalibrering (som att jämföra med kvartsreferensfrekvensen), automatiskt korrigera långtids-avdrift av sensorn utan behov av manuell kalibrering offline (kräver regelbunden manuell kalibrering).
4. Dynamisk respons och upplösning
Högt Q-värde och hög upplösning: Vakuumförpackning (atmosfäriskt tryck < 10⁻³Pa) ger resonatorn en kvalitetsfaktor Q > 10 000, och tryckupplösningen kan nå 0,001hPa (0,1Pa), vilket är lämpligt för att mäta små tryckförändringar (såsom detektering av atmosfärens vertikala höjd med en upplösning som vida överstiger piezo-sensorer och Pah-sensorer) kapacitiva sensorer (med en upplösning på cirka 0,1 hPa).
Brett dynamiskt område: Genom strukturell design kan den täcka intervallet från mikro-tryck (0~1kPa) till medelhögt-högt tryck (0~10MPa), och bibehålla hög precision inom hela området (för traditionella sensorer, ju bredare intervall, desto tydligare blir minskningen i noggrannhet).
Kärnfördelarna med kiselresonanstrycksensorer ligger i "hög precision, hög stabilitet och digitala egenskaper". Tekniskt sett är kärnan att konvertera tryckmätningsfelet från "fel i den flerlänkade analoga signalkedjan" till "fel i enkelfrekvensmätning" genom den "kisel-baserade resonansstrukturen + tryck-frekvensomvandlingen", och uppnå felundertryckning genom optimering av hela länken av material, strukturer och strukturer.