耐低温センサダイアフラム

センサダイアフラムは、多くのタイプのセンサの中で最もコアな感知素子の1つである。本質的には薄くて柔軟なシート状構造であり、通常は円形であり、そのコア機能は受けた物理的圧力（または圧力差）を自身の微小な変形（変位）に変換し、その後この変形は他のメカニズムによって測定可能な電気信号に変換される。

コア機能と動作原理

ダイアフラムの動作原理は弾性力学に基づいている。ダイアフラムの片側または両側が圧力作用を受けると、曲げ変形が発生する。

感知圧力：圧力（または圧力差）がダイアフラムに作用する。

変形の発生：膜片はそのため圧力に比例する微小な曲げ変位を発生する。この変形は通常ミリメートルからミクロンのレベルである。

変換信号：この機械的変形は、何らかの方法で「読み取り」され、電気信号に変換される必要があります。一般的な変換技術は次のとおりです。

ひずみシート：抵抗ひずみシートをフィルムシートに貼り付ける。ダイヤフラムが変形すると、歪みシートが引き伸ばされたり圧縮されたりして抵抗値が変化します。ホイートストンブリッジなどの回路を測定して抵抗変化を検出することで、圧力の大きさを推定することができる。

静電容量式：フィルムを静電容量極板とし、固定極板と平行に対向する。ダイアフラムの変形により、2つの極板間の距離が変化し、電気容量が変化します。容量の変化を測定すると圧力がわかる。

光学式：フィルム変形時のファイバ格子の波長ドリフトや反射光強度の変化を測定することで圧力を感知する。

ピエゾ抵抗式：シリコン膜シート上に直接半導体プロセスによりピエゾ抵抗を作製する。膜が力を受けて変形すると、抵抗率が変化し、感度が非常に高い（MEMS圧力センサでよく使用される）。

私の生産加工技術は中間の大きな円が硬質プラスチックであり、背パン液体シリカゲルであり、液体シリカゲルが外に伸びており、凹溝設計と密封プラットフォームがあり、凹溝を通じて極めて薄いシリカゲル位誘導形体内部の圧力差がある。

ダイヤフラムはセンサーに組み込まれると内里気圧の微妙な変化を感じることができる。お客様の前期製品は製品に満足しており、製品のテストがさらに深くなるにつれて、製品設計時に低温環境作業を考慮していないことを発見した。シリカゲルの位置は0.3 MMしかないため、テストを経て零下15度前後で、シリカゲルは完全な形状を維持し、取り出しは破損していないが、長時間零下15度環境内で、シリカゲルのこの温度での物理性能は減衰している。このセンサー膜を通常の乳首同級料で作った場合、零下15後に感度が保証されないことに相当する。これにより、この製品は低温環境下で作業が機能しなくなるリスクがある。

この製品は低温環境での使用シーンが比較的に多く、以前は通常のシリカゲルもマイナス30度以上のエネルギー耐性を示していたが、このシリカゲルはこのシーンでは損傷しないだけで、シリカゲルの物理性能に減衰がないわけではない。この状況を考慮して、弊社の工事と原料メーカーは深い検討と研究を行った。     

試している間にフルオロシリカゲルを試したが、効果は明らかではなく、その後サプライヤーと何度も処方調整を行った結果、マイナス50度以内で良好な性能を維持できる膜片を得ることに成功した。これは非常に低い環境で作業する精密機器に良好な制御部品を提供している。

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