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基于 MEMS 技术的传感器及数据记录仪

基于 MEMS 技术的传感器及数据记录仪

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项目概述

项目名称

基于 MEMS 技术的传感器及数据记录仪

项目介绍

以高温、高压压力传感器、高频、微型、力、加速度等特殊需求传感器及数据记录仪作为主要加工、生产方向,建设完成了专用的MEMS 微纳传感器及数据记录仪的生产和检验工艺线,建立了完善的传感器测试平台,通过了 ISO9000 质量管理体系认证及 GJB9001B-2009 国军标体系认证。

项目详情

二、传感器篇

  1.  XJA1 高 g 值加速度传感器

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a. 特点

l 自主制造的微机械加工耐高 g 值压阻芯片

l 100,000g 的量程,高过载保护

l 灵敏度高、长期稳定性好

l 高频响

l 高过载,小体积

l 低成本

b. 概述

XJA1 高 g 值冲击加速度计采用的 MEMS 压阻式硅芯片拥有自主的知识产权, 其独特的内部结构,为传感器提供了可靠的过载保护、适当的空气阻尼及良好的密封性。主要用于航空航天、兵器、船舶、轨道交通装备等对冲击、碰撞、爆破产生的加速度测量。

c. 技术参数

过载保护:100,000g 响应频率:≥100kHz 供 电 ;+5VDC

满量程输出:60mV±20mV 工作温度:-40℃~125℃ 相对湿度:0%~85%

绝缘电阻:100MΩ(50VDC)

 重 量:≤5g

 2. XJG2 高温压力传感器

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a. 特点

l 自主制造的微机械加工耐高温压阻力敏芯片

l 可长期在高温下工作

l 灵敏度高、长期稳定性好

l 动态频响好

l 高量程、高过载

b. 概述

XJG 2 高温压力传感器采用 MEMS 技术和 SOI 技术,集成平膜压力传感器芯体,并采用先进的梁膜结构设计,使其具有耐高温及瞬时高温冲击的能力、动态频率响应高(最高可达   到 1MHz)、超高量程,以及高过载(最大可承受满量程 20 倍)等特点。“耐高温压力传感

器”为国家高技术研究发展计划(863 计划)MEMS 领域重点项目成果,并通过部级成果鉴定, 拥有自主知识产权(发明专利:ZL 01 1 28782.9 和 ZL001.13961.4)。该压力传感器广泛应用于航空航天、国防、石油、化工、冶金、电力、船舶、汽车、医药、科研等领域对高温流   体的测量。

c. 技术参数

耐瞬时高温冲击:2000℃

测量介质:与硅、不锈钢、玻璃兼容的各种液体或气体 量 程:0~500KPa……150MPa

供 电:1.5mA 或 5mA 或 9V 零位输出:≤±2mV

3. XJG4 微型压力传感器

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a. 特点

l 微型结构体积小、重量轻

l 长期稳定性好

l 测量范围宽

l 动态频响高

b. 概述

在空气动力学研究、飞行器及发动机试验、风洞试验、流体力学及水工试验、水轮机及水下兵器试验、生物医学应用,化爆或核爆冲击波等许多研究中,出于对不改变被测流场的考虑或受安放位置局限,必须原位测压时,常常对传感器的外形尺寸的微型化有较为苛刻的   要求,以期在不干扰流场状态情况下,复现动态流场的变化规律。XJG4 微型压力传感器正是为这些应用开发的,它采用了微型化设计的微机械加工工艺制成集成压阻力敏元件,进行精致巧妙的微型封装,通常外径在Φ8mm 到Φ15mm、长度不超过 25mm,并且可按照用户要求的形状与尺寸定制。微型压力传感器系列以其小巧的外形、高输出、高温、优异的动态和静态特性以及极高的可靠性而显示其特色。

c. 技术参数

测量介质:与硅、不锈钢、玻璃兼容的各种液体或气体

量 程:0~10KPa……60MPa 供 电:1.5mA 或 5mA 或 9V 零位输出:≤±2Mv 满量程输出:100mV±40mV

过载压力:≥150%FS 工作温度:-25℃~85℃ 

贮存温度:-40℃~125℃ 相对湿度:0%~85%

绝缘电阻:100MΩ(50VDC)

4. XJG8 高频响压力传感器

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a. 特点

l 动态频响好

l 自主研制的微机械加工的耐高温压阻力敏芯片

l 长期稳定性好

l 测量范围宽

b. 概述

XJG8 高频响压力传感器利用微机械加工技术使得集成硅膜片有效尺寸小,因而固有频率高;利用硅优良的弹性力学特性,加之低的电桥内阻抗,从而不仅利于获得高频响,低至零频高至接近固有频率的宽频带响应,而且有低至亚微秒的上升时间及非常平滑的幅频特性 曲线。综合性能优于压电动态压力传感器,动态频率响应极高(最高可达到 1MHz)。该系列传感器适用于军事工程、化爆试验、石油勘采与测井、材料、力学、土木工程学、岩土力学、创伤医学、液压动力机械试验等科学试验与现代化仪器仪表中,测量一些变化高、波形陡的动态压力波形与幅值、有效值,是动态测压的首选。

c. 技术参数

动态频响:最高 1MHz

测量介质:与硅、不锈钢、玻璃兼容的各种液体或气体 量 程:0~10KPa……60MPa

供 电:1.5mA 或 5mA 或 9V 零位输出:≤±2mV

绝缘电阻:100MΩ(50VDC)

 5. XJG7 高过载压力传感器

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a. 特点

l 测量压力高 

l 自主研制的微机械加工的压阻力敏芯片

l 具备瞬间动态高压力的抗过载能力

b. 概述

XJG7 高过载压力传感器是一种能够承受并测量 2GPa 动态瞬间高压力的超高压力传感器,主要应用领域为动能弹侵彻、油井勘探、新型材料的高压合成、地下核弹爆炸、高速公   路安全防护、动能弹拦截、车辆碰撞安全、水下冲击波的测量等。

c. 技术参数

测量范围: 0~2GPa

传感器封装尺寸:≤ф30mm 固有频率:≥500kHz

精 度:1%FS

功 耗: 10mW

工作温度:-40℃~200℃

耐瞬时高温冲击:≥3000℃,瞬时高温持续时间:100 毫秒重 量: ≤100 克

6. XJE2 高温高压充油压力芯体

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a. 特点

l 优良的线性特性

l 长期稳定性好

l 动态特性好

l 可长期在高温下工作

b. 概述

XJE2 高温高压系列充油压力芯体采用高精度、高稳定性微压力敏芯片或 SOI 压力力敏芯片作为弹性敏感单元,通过(高温)充硅油工艺和(高温)精密补偿工艺,可实现(高温下)0~60MPa…~200MPa 的压力测量。将 XJE 系列充油压力传感器芯体装入具有标准和特定螺纹的压力接口中,可制作出结构型式多样的压力传感器,并与标准信号处理电路配合,可将压力信号转换成多种工业标准电信号输出,适用于各种不同压力测量产品的组装和生产。

c. 技术参数

测量介质:与不锈钢、密封圈兼容的各种液体或气体 量 程:0~60MPa……200MPa

内 阻:1KΩ~6KΩ,25℃ 供 电:1.5mA 或 5mA 或 9V

零位输出:≤±2mV

满程输出:80mV±20mV 过载压力:≥200%FS

7. XJB2 高温压力变送器

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a. 特点

l 自主研制的微机械加工的耐高温压阻力敏芯片

l 灵敏度高,长期稳定性好

l 激光全焊接封装

l 测量范围宽

l 分体式设计,用户可调整零位、满度

b. 概述

XJB2 高温压力变送器选用耐高温压力传感器芯体,由于采用 MEMS 技术和 SOI 技术,集成平膜压力传感器芯体,并采用先进的梁膜结构设计,使其具有耐高温及高温瞬时冲击的能力。传感器输出信号经过分体式变送盒的放大处理,将其转换成标准电信号。传感器壳体采用激光焊接封装,确保了该产品的优异性能和长期稳定性。分体式设计,便于用户调整零位、满度,该压力变送器广泛应用于航空、航天、国防、石油、化工、冶金、电力、船舶、汽车、医药、科研等领域对高温气体、液体的测量。

d. 技术参数

耐瞬时高温冲击: 2000℃

测量介质:与硅、不锈钢、玻璃兼容的各种液体或气体 量 程:0~500KPa……150MPa

供电电压:标准 24VDC 或 12VDC~32VDC 

输出信号:4~20mA 或 1~5V 或 0~5V 或 0.5~4.5V(5VDC 供电)

8. XJB6 智能数字压力变送器

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a. 特点

l 宽温液晶数字显示

l 全温度范围内的数字化温度补偿技术及非线性修正技术

l 数字量输出,抗电磁及射频干扰能力强。

l 可模拟量(4~20mA)同时输出

l 具备通讯输出接口(RS-485),便于总线组网应用

l 长期稳定性好

l 性价比高、精度高

b. 概述

XJB6 是一款高精度、高稳定性的数显变送器产品。变送器传感器芯片工作温区广、信号处理部分可进行非线性和温漂补偿。解决了模拟变送器温度漂移等问题,数字量输出、抗干扰性强、无需其它采集设备,可直接与计算机通讯。该产品采用专用宽温液晶显示,并通过精密数字化温度补偿及非线性修正技术精心制造。通用的 RS485 总线,方便组成网络化的压力检测系统。产品在输出标准模拟信号的同时,可扩展各种通讯接口,是普通压力变送器的理想替代产品。该产品广泛适用于石油化工、水电、城市供水、科研等领域液体压力的精密测量与显示。

c. 技术参数

测量介质:与硅、不锈钢、玻璃兼容的各种液体或气体

量 程:0~20KPa……150MPa

供电电压:标准 24VDC 或 12VDC~32VDC

输出信号:模拟量 4~20mA/数字量液晶显示(RS485 通讯输出) 过载压力:≥150%FS

 

三、记录仪篇

  1.  抗高过载微型记录仪

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HGR-10/20 型数据记录仪内部采用一套数据采集电路、一套数据存储电路和一套数据传输电路,安装在专用的金属壳体内。在 壳体内填充有缓冲保护层对电路进行过载保护,使记录仪抗强冲击

过载能力达 5 万 g;记录仪具有体积小、多通道高采样率、大容量、

低功耗、抗高冲击过载、数据记录可靠性高等特点,适用于高过载环境下的多参数数据采集。

2. 抗高过载大容量可编程高采样率 XX 记录仪

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HDR-10/40/80 具有 8 个同步采样的模拟通道, 输入电压范围、输入通道数、采样频率和采集时间可以编程,记录器具有存储容量大、抗高过载、数据记录可靠性高等特点。

3. 多路模拟信号及多种总线通讯数据记录仪

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MBR-200 型记录仪具有 32 路模拟信号通道和一路总线数字信号通道,按照一定的采样频率,存储被测产品在测试过程中的各种模拟信号(例如振动信号、冲击信号、压力信号、   温度信号等)和被测产品中心处理器产生的总线上的数字信号(包括 RS232、RS485、RS422 和 CAN 总线等)。模拟信号每通道输入电压范围和每个通道的采样率可以分别进行设置,既可以同时采集高速信号和低速信号;数字通道的总线类型、同步方式和波特率可以设置。

记录仪采用 2 路冗余的存储系统,内置高容量独立的电池系统,安装在专用的壳体内, 内部填充高强度树脂材料。记录仪数据通过 SPI 接口上传至上位机。

4. 冲击过载测试记录仪

IAR-100 型记录仪采用抗高过载测试技术和高 g 值加速度计,获取在给定弹目交会条件下的冲击加速度曲线。与被测产品同样的目标和着靶速度条件下,冲击过程中记录仪和被测   产品受到的冲击加速度幅值和历程相同。冲击试验完毕后回收到记录仪,读出冲击加速度数   据,并对冲击加速度进行积分获得模拟试验弹的速度曲线,再对速度数据积分获得模拟冲击   试验弹的位移曲线,通过速度曲线和位移曲线来评判加速度测试的准确性。

5. 恶劣环境下无线分布式存储测试系统

无线分布式存储测试系统由数据控制中心和若干个测试节点(无线存储测试系统)组成。无线存储测试系统将 ICP 传感器、信号调理电路、数据采集存储电路、时间统一电路、控制系统电路、无线数据通讯模块、电源管理电路和电池组等集成封装成一体,构成一个可植入爆炸现场独立工作的微小系统,具有很高的可靠性。数据控制中心通过发送测试命令来控制、管理以及协调测试节点去完成测试任务,而测试节点主要是负责采集爆炸冲击波场信号,并回传给数据控制中心,进行后续分析处理。由于无线存储测试系统防护等级达到 10 万 g,较好地解决了“引线电测法”的各种问题,可靠获取冲击波超压曲线,并通过计算得到正压持续时间和冲量。


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