【产品】支持高动态范围测量的传感器LHD ULTRA系列压力传感器，压力范围为±1250至±5000Pa

时间： 2021-05-29 来源：TE Connectivity

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测量通常需要在测量范围和精度之间进行权衡。传统上，压力传感器也不例外：研究人员和产品开发人员必须决定在任何给定的压力应用中，是否需要在量程的高压端或低压端进行高精度测量。这对于需要准确测量在较大范围内变化压力的工作提出了重大挑战。这一切都将改变，需要归功于一种新型的基于流量的差压传感器，该传感器能够在±5000 Pa的范围内进行测量，并且在低压区域测量精度小于1 Pa。

压力传感器在许多行业中都有广泛的应用-从泄漏检测到医疗设备。虽然高精度超低压传感器已广泛使用，但长期以来实践证明能够在很宽的范围内准确测量压力是很困难的。

现在，由First Sensor开发的新型压力传感器提供了一种实现此目的的方法。借助量热流量传感技术，使这些支持高动态范围测量的传感器成为可能。让我们先来看看这项技术的工作原理。

使用量热原理测量压差

在这种压力感测方法中，通过使气体从相对压力高的区域到相对压力低的区域流过传感器来测量压差。嵌入式加热元件向气体提供已知的热通量，并使用两个温度传感器确定其流速。通过测量流量，可以确定压差。

First Sensor在现有的LMI、LME、LDE系列压力传感器中使用了基于量热原理的方法，并进行了一些重要修改。在这些传感器中，微米级（60μm）的流道和热敏元件采用MEMS技术集成在单硅芯片中。与使用模塑通道的同类传感器相比，具有显着优势：First Sensor的较小的流道具有较高的流动阻抗，对灰尘和湿度的固有抗扰性以及极低的泄漏率。通过使通道非常窄，气体的行为更可预测，诸如湍流和烟囱效应之类的人为制造的现象都不存在。这就形成了一个小型，稳固且高灵敏度的压力传感器。

在测量流速或气体速度时，将此类传感器连接在“旁路配置”中是最佳的，因为传感器的高阻抗可确保对主流量的干扰最小。

这种结构传感器的性能和多功能性使LDE、LME、LMI系列传感器在暖通空调，医学（呼吸器，麻醉设备等）和泄漏测量领域具有广泛应用。

高动态范围测量问题

尽管这些传感器性能优良，但在大范围内高精度测量压力变化仍然是一个问题。这可以用系统的“动态范围”来描述：动态范围描述的是某个量的最小值（在本例中为压力）与最大值之比。在压力或流量急剧变化的系统中，我们称之为高动态范围。但通常情况下，只能在该范围内的某个狭窄区域内以高精度进行压力测量。

在某些流量应用中，该问题尤为明显。流速或空气速度测量通常如上所述依赖于压力测量。但是这些流量计的功能元件本质上是非线性的，产生的压力大约与流量的平方成正比。这意味着，如果给定系统的流量的动态范围为1：100，则传感器产生的压力的动态范围将约为1：10000。

迄今为止，用单个精确的传感器设备来适应这种动态范围还是有问题的。

LHD ULTRA系列压力传感器

First Sensor的新型LHD ULTRA压力传感器系列建立在其现有的量热微流技术的基础上，可提供一种多功能的压力传感器，能够在广泛的范围内实现难以置信的精确测量。 LHD ULTRA压力传感器在单个芯片上具有两个微流通道和两个传感元件。一个传感元件设计为可以高分辨率高精度地测量低压差，另一个传感元件设计用于将测量范围扩展到更宽的区域；整个设备可在低压下以极高的动态范围进行精确的压力测量。

具有精确的24位模数转换的板载微控制器可提供信号处理，其中包括对两个传感元件的响应进行拼接，线性化和温度补偿。其结果是这个传感器超过其各部分的总和。

First Sensor的LHD ULTRA传感器提供的压力范围为±1250至±5000Pa，低压差时分辨率约为50mPa。它们具有现有压力传感器LMI和LDE系列的所有性能优势，包括高流动阻抗，抗灰尘和湿度以及低泄漏率。使用长管时，该传感器不会降低灵敏度，并且由于采用获得专利的实时偏移补偿和线性化技术，使压力测量既准确又简单，因此具有出色的长期稳定性和较高的测量精度。

LHD ULTRA系列传感器还配备了可选压力输出补偿的气压计，其工作补偿温度范围为-20至+ 85°C。

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