TDK技術注釋: 電容式壓力傳感器 ICP-101xx 系列

日期 : 2020-05-01

新聞內容


MEMS電容技術能以最低功率實現超低噪音,獲得行業領先的相對精度、傳感器吞吐量和溫度穩定性,TDK-InvenSense氣壓傳感器系列就是基於這項技術開發的。該壓力傳感器能以±1Pa的精度測量壓力差,這個精度可使高度測量差小至5cm,小於一級台階的高度。

TDK ICP-101 xx壓力傳感器系列就是基於MEMS電容技術,以最低功率提供超低噪音,獲得行業領先的相對精度、傳感器吞吐量和溫度穩定性。
     



電容壓力傳感技術克服了以往壓阻技術的諸多挑戰,提高了整體性能。下面是這兩種結構的比較 :                                                         

電容壓力傳感器的優勢
壓阻

測量應變
電容

測量電容
隔膜頂視圖
隔膜側視圖
檢測因應力發生的隔膜變形將應力轉換成電信號 直接將隔膜變形轉換成電信號
電容壓力傳感器的優點:

功率小:測量電容時無電流消耗

✓ 相同性能下的功耗更低

✓ 在相同功耗下性能更好

噪聲低:壓阻的熱噪聲從根本上限制了靈敏度/解析度

溫度穩定性更好:壓阻對溫度非常敏感

精度高: 電容原理實現相對壓力變化的更高靈敏度和解析度

                                                                            

                                                                                                                                                                         

噪音和功率


電容壓力傳感器的結構優勢實現了無與倫比的超低噪聲和功率水平,超過壓阻傳感器所能達到的水平。以下是TDK的ICP-101 xx電容壓力傳感器系列與普通工業壓阻傳感器的噪音和功率圖(輸出數據速率為1Hz時) :



    
                                                                                                                                                         
圖1 噪音和功率

ICP-101 xx壓力傳感器系列的本底噪聲小於0.4Pa-RMS,實現了小於±1Pa的壓力測量差,這個精度使高度測量差小到5cm,小於一級台階的高度。


圖2 最低壓力噪音和相對精度
                                                                                                                                                                                                                                                                      
壓阻與電容壓力傳感器

因為壓阻對溫度變化非常敏感,電容壓力傳感器天生就比基於壓阻的傳感器具有更高的溫度穩定性。ICP-101xx壓力傳感器系列實現了行業領先的溫度係數偏差±0.5Pa/°C,使設備在一個很寬的溫度範圍內非常穩定。
                                      



TDK的電容壓力傳感器具有超低噪音、超低功率和溫度穩定性,達到了新的性能水平,使現有的壓阻技術不可能實現的用例成為可能。

用途 新用例
可穿戴設備 改進的運動追蹤使活動識別和更好的熱量計算成為可能
移動設備 通過改進的移動路徑標識(樓梯、自動扶梯、電梯)獲得改進的室內地圖路線和移動時間,E911
無人機 在一個很寬的溫度範圍內改進高度保持性和穩定性,使飛行控制用戶體驗更加穩定
數據通信和個人呼吸設備 低於帕斯卡級別的本底噪聲實現了低背封裝的低閾值和高精度空氣流量測量
安全系統 根據壓力(代替容易失效的加速度計和簧片開關)測量垂直窗口位移


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