ЖУРНАЛ «СТА» №3/2006

● для пьезорезистивного метода это нестабильность стеклянной подлож- ки и дрейф сопротивления плёнок, связанный с диффузией примесей в материале. В случае кремниевого резонатора DPHarp собственную частоту опреде- ляют всего два параметра: 1) масса, 2) геометрические размеры и форма. Масса резонатора измениться не мо- жет. Геометрические же размеры и форма также жёстко зафиксированы кристаллической решёткой – самой стабильной и упругой структурой. Это всё в совокупности позволяет гаранти- ровать стабильность во всём диапазоне рабочих условий без ограничений, включая перегрузки по давлению. Суперстабильность кремниевого ре- зонатора подтверждается на практике постоянными испытаниями по цикли- ческим нагрузкам, термоциклирова- нию и т.п. На рис. 3 можно видеть ре- зультаты испытаний на дрейф нуля в течение 15 календарных лет. Влияние внешних факторов (изменение температуры, статического давления) Следующим важным фактором явля- ется устойчивость к внешним воздей- ствиям (температуре и статическому давлению). Для ёмкостного и пьезоре- зистивных сенсоров это традиционно проблематичное направление: ● у ёмкостных датчиков происходит дрейф нуля изза незаметного, но су- щественного для точных измерений перекоса сенсора (идеально симмет- ричной конструкции не бывает); ● в случае пьезорезистивного сенсо- ра – это существенная зависимость сопротивления полупроводниковых плёнок от температуры и статическо- го давления (большую зависимость гораздо сложнее компенсировать). У кремниевых резонаторов ситуация гораздо лучше: 1)геометрические размеры на 45 по- рядков (в десятки и сотни тысяч раз) меньше подвержены влиянию тем- пературы и статического давления, чем электрические характеристики (сопротивление, ёмкость); 2)в сенсоре используются два идентич- ных резонатора с разным откликом на перепад давления, но одинако- вым – на статическое давление и температуру. Аппаратная компенса- ция получается автоматически, так как для измерения перепада давле- ния берётся разница частот этих ре- зонаторов. Тут же по сумме частот измеряется и ста- тическое давле- ние; 3)по сопротивле- нию резонатора определяется тем- пература сенсора, по которой элек- троника датчика компенсирует ос- тавшееся влияние температуры на характеристики прибора. Точность перестройки шкалы Кремниевый резонатор называют поистине цифровым сенсором, так как в нём полностью отсутствует промежу- точное аналогоцифровое преобразова- ние (деформация сразу преобразуется в частоту), в отличие от ёмкостного и пьезорезистивного датчиков, где про- межуточный аналоговый параметр обя- зательно присутствует (деформация – ёмкость — частота, деформация – со- противление – частота). Это даёт боль- шое преимущество кремниевому резо- натору: перестройка шкалы не требует подстройки нуля и калибровки, обяза- тельных для ёмкостного и пьезорези- стивного датчиков, а для достижения более высокой точности требуется только увеличить точность калибровки. З А СЕНСОРОМ DPH ARP БУДУЩЕЕ Неоспоримое преимущество данного сенсора вынуждены были признать другие именитые производители, на- пример, смотрите патент на сенсор дат- чика 3051S (патент США 6,082,199). На сегодняшний день никому другому не удалось предложить какойлибо серьёз- ной альтернативы ёмкостному и пьезо- резистивному методам измерения, а следовательно, большой запас прочно- сти по точности и стабильности сенсо- ров DPHarp даёт уверенность в том, что за технологией DPHarp будущее. EJX — НОВАЯ СЕРИЯ ДАТЧИКОВ С СЕНСОРОМ DPH ARP В 2004 году компания «Иокогава» вы- пустила новую линейку датчиков давле- ния – серию EJX. Так же как и датчики EJA, серия EJX предлагает широкий набор унифициро- ванных аналоговых и цифровых выход- ных сигналов, с помощью которых мож- но изменить настройки прибора и вы- ходные характеристики сигнала, полу- чить сообщения диагностики и т.п. При всем этом в новой серии EJX реа- лизован целый ряд отличительных функций и характеристик, которые вы- деляют EJX по сравнению с EJA: ● гарантируются более высокие точ- ность и стабильность (погрешность – 0,04% от шкалы стандартно, стабиль- ность – 0,1% от верхнего предела измерения — ВПИ в течение 10 лет). При этом максимальная глубина пе- рестройки шкалы увеличена до 200; ● дополнительно к аналоговому выхо- ду сделан ещё и опциональный ре- лейноимпульсный выход (откры- тый коллектор), позволяющий выво- дить на верхний уровень вторую пе- ременную в виде релейного или им- пульсного сигнала; ● во всех датчиках перепада стандарт- но также измеряется и статическое давление. При этом выпущена ещё модель многопараметрического дат- чика EJX910, который принимает до- полнительно сигнал с внешнего тер- мометра сопротивления и произво- дит вычисления массового или при- ведённого к нормальным условиям расхода строго в соответствии с су- ществующими стандартами; ● значительно повышена скорость ре- акции датчика на изменение давле- ния. На сегодняшний момент EJX имеет время отклика 95 мс и являет- ся самым быстрым интеллектуаль- ным датчиком давления; ● надёжность нового датчика такова, что стандартные модели EJX получили сертификат TU .. V сразу на уровень SIL2. Датчики серий EJA/EJX внесены в Госреестр средств измерения РФ, и ут- вержден межповерочный интервал – 3 года . За более подробной информацией, пожалуйста, обращайтесь в представи- тельства фирмы «Иокогава Электрик СНГ». ● Автор — сотрудник ООО «Иокогава Электрик СНГ» Телефон: (495) 737-7868 Факс: (495) 933-8549 E-mail: info@ru.yokogawa.com Web: www.yokogawa.ru АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А / ДАТ Ч ИКИ 75 СТА 3/2006 www.cta.ru Рис. 3. Реальная погрешность показаний тестовых датчиков в течение 15 лет