Силициевите резонансни сензори за налягане се открояват в областта на високо{0}}прецизното измерване благодарение на техния уникален принцип на преобразуване на-честотата на налягането и характеристиките на материалите-базирани на силиций. Въпреки това, в сравнение с други видове сензори (като пиезорезистивен, капацитивен, пиезоелектричен, вибриращ проводник и т.н.), техните предимства произтичат от разликите в техническите принципи и структурните дизайни. Конкретните сравнения са както следва:
1.Прецизни предимства на принципно ниво
٭ Налягане{0}}честотно преобразуване с присъща устойчивост на шум: Директно извеждане на цифрови сигнали (честотни величини) чрез честотните промени на силициевата резонансна структура, като се избягват грешките при аналогово-в-цифрово преобразуване, шум от усилване на сигнала и дълги-загуби при предаване на проводници на традиционните пиезорезистивни (напреженови сигнали) или капацитивни (промени в капацитета) сензори. Честотният сигнал има изключително силна устойчивост на електромагнитни смущения (като устойчивост на радиочестотни смущения от 100 V/m), а точността може да достигне 0,01% FS (докато пиезорезистивните сензори обикновено имат точност от 0,1% FS до 0,5% FS).
٭ Отлична линейност и повторяемост: Линейността на честотната характеристика на напрежението-на силициевата резонансна структура е по-голяма от 0,9999, а нелинейната грешка е по-малка от 0,01%FS, далеч по-добра от капацитивните сензори (с нелинейна грешка от приблизително 0,1%FS) и пиезорезистивните сензори (които изискват последващо-калибриране за коригиране нелинейност).
2.Материална и структурна стабилност
٭ Температурни характеристики на материали на базата на силиций: Коефициентът на топлинно разширение на силиция е изключително нисък (2,6×10⁻⁶/градус), а модулът на еластичност се променя малко с температурата (промяната в диапазона от -50 градуса до +125 градуса е по-малко от 5%). С дизайна на симетрични двойни резонатори (температурна диференциална компенсация), температурната чувствителност може да бъде намалена до 1×10⁻⁶/градус, позволявайки компенсация с висока точност без необходимост от допълнителни температурни сензори (температурният дрейф на пиезорезистивните сензори обикновено е по-голям от 100×10⁻⁶/градус).
٭ Твърдо -състояние без движещи се части: Интегрираната резонансна греда/диафрагмена структура, произведена по MEMS технология, няма проблеми с механичния контакт или стареенето на уплътненията. Годишният процент на дрейф е по-малък от 0,01% FS (годишният дрейф на сензорите с вибриращ проводник е около 0,05% FS, а този на капацитивните сензори е дори по-висок), което го прави подходящ за дългосрочно-стабилно наблюдение (например системата за данни за въздухоплавателната атмосфера трябва да работи надеждно в продължение на десетилетия).
3.Цифров изход и интелигентни характеристики
٭ Директен цифров изходен сигнал: Честотният сигнал може да бъде събран директно от микропроцесора без необходимост от сложни схеми за кондициониране на сигнала, опростявайки дизайна на системата и намалявайки риска от въвеждане на шум (за разлика от тях, пиезорезистивните сензори изискват адаптиране към ADC вериги и са уязвими на шум от захранването).
٭ Възможност за само-калибриране на-чип-: Вграденият-в MCU или ASIC може да постигне-само-проверка на мощността и периодично само-калибриране (като сравняване с референтната честота на кварца), автоматично коригиращо дългосрочно-променяване без необходимост от ръчно калибриране (традиционните сензори изискват редовно офлайн калибриране).
4.Динамичен отговор и разделителна способност
٭ Висока Q стойност и висока разделителна способност: Вакуумното опаковане (атмосферно налягане < 10⁻³Pa) дава на резонатора качествен фактор Q > 10 000, а разделителната способност на налягането може да достигне 0,001hPa (0,1Pa), което е подходящо за измерване на малки промени в налягането (като откриване на вертикалната височина на атмосферата), далеч надминавайки пиезорезистивните сензори (с разделителна способност около 1hPa) и капацитивни сензори (с разделителна способност около 0,1hPa).
٭ Широк динамичен диапазон: Чрез структурен дизайн той може да покрие диапазона от микро-налягане (0~1kPa) до средно-високо налягане (0~10MPa) и да поддържа висока прецизност в рамките на пълния диапазон (за традиционните сензори, колкото по-широк е диапазонът, толкова по-очевидно е намаляването на точността).
Основните предимства на силициевите резонансни сензори за налягане се крият във „висока точност, висока стабилност и цифрови характеристики“. Технически, същността е да се преобразува грешката при измерване на налягането от „грешки в много-връзката на аналоговата сигнална верига“ в „грешки в едночестотно измерване“ чрез „силициева-базирана резонансна структура + налягане-честотно преобразуване“ и да се постигне потискане на грешките чрез оптимизиране на пълната връзка от материали, структури и алгоритми.