可靠、坚固、可重复。电解倾斜传感器在2017年活得好好的

尽管MEMS倾斜传感器越来越受欢迎,但正如Fredericks公司工程师Shawn Orr所解释的那样,电解倾斜传感器仍然是工业应用的标准。

部分由于其在商业应用中的广泛使用,MEMS倾斜传感器和加速度计更为普遍,通常更容易被设计人员和消费者认可。尽管如此,近年来,电解倾斜传感器在工业应用中的受欢迎程度仍有显著增长。其中一些应用包括建筑车辆、建筑工具(如激光水平仪)、RV(休闲车)水平仪、移动卫星定位以及地球物理和结构监测。在这些应用中,产品寿命是以年为单位,而不是以月为单位,传感器的精度对终端用户来说至关重要。只要终端用户的产品还在现场,这种精度就必须保持。

高精度的成本

准确度是任何倾斜传感器最重要的性能指标,大多数制造商通过结合几种规格来指定,包括但不限于重复性、漂移、线性和温度性能。与电解倾斜传感器相比,现成的市售MEMS倾斜传感器的精度,特别是重复性有相当大的差异。成本较低的电解倾斜传感器可以提供从±0.001°(±5弧秒)到±0.1°的重复性,而高端的电解传感器可以达到亚弧秒的重复性。这种极端的精度只有成本最高的MEMS倾斜传感器才能提供,而这种传感器往往还需要多个昂贵的配套元件,从而使最终产品的总成本增加更多。

支助部分费用

小的电压变化会对MEMS倾斜传感器的精度产生重大影响。具体来说,它们会随着时间和温度的变化而产生漂移,从而导致传感器需要重新校准。为了达到最佳性能,在高精度或工业应用中使用MEMS倾斜传感器的设计中必须集成高精度和稳定的(高成本的)电压电源。相比之下,用于电解倾斜传感器的比率测量原理使其不易受电压变化的影响,并允许使用低成本的电源。

寿命和耐用性

另一个能显著影响倾斜传感器性能的因素是其环境耐久性。在这里,MEMS倾斜传感器会受到其封装选择和温度范围的限制。相比之下,现成的电解式倾斜传感器的工作温度范围为-40 °C至85 °C,存储温度范围达到-55 °C至125 °C,并采用标准的密封包装。

环境耐久性会随着时间的推移影响MEMS倾斜传感器性能的另一种方式是通过材料特性的变化。如果简化MEMS传感器的设计,把它看作是一个弹簧,上面连接着一个证明质量,当弹簧在传感器的寿命期间移动并暴露在冲击、振动和极端温度下时,它的弹簧常数将发生变化。相反,电解传感器不包含任何运动部件,因此不会随着时间的推移而出现任何因冲击、振动或极端温度而导致的性能下降。电解式倾斜传感器的封装和安装选项包括几种不同的选择,有些可以直接焊接到PCB上,有些则可以从外部安装,并通过电缆连接到PCB上。通孔安装的可用性提供了一个坚固的连接,并使其更容易保证传感器的对准,这对表面贴装MEMS倾斜传感器封装来说可能更具挑战性。

整合的简单性

有一种常见的误解,认为电解式倾斜传感器比MEMS倾斜传感器难以集成到设计中,因为电解式传感器需要交流驱动信号的交流元件。现实情况是,电解传感器可以与所有直流元件集成,包括一个微控制器(大多数现代设计中已经存在)和一个运放,以及一些无源元件,包括电阻器和电容器。

电解倾斜传感器的未来

至少从20世纪60年代开始,电解式倾斜传感器就已经得到了广泛的应用,像Fredericks这样的制造商在21世纪还在不断创新和改进这项已经成熟的技术。