Kas ir spiediena sensori?

Lielākā daļa mūsdienu spiediena sensoru darbojas, pamatojoties uz principu, ko sauc par pjezorestību. Spiediens liek materiālam vadīt elektrību ar noteiktu ātrumu, izraisot noteiktu lādiņa plūsmas līmeni, kas saistīts ar noteiktu spiediena līmeni. Šis lādiņš tiek padots uz vadu, kas ved uz vadības paneli un displeju cilvēka analīzei.

Tradicionālie spiediena sensori kā pretestības materiālu izmanto plēves rezistorus, deformācijas mērītājus, metālu sakausējumus vai polikristāliskos pusvadītājus. Šie materiāli vada vairāk vai mazāk elektrības, pamatojoties uz to struktūras ģeometriskām deformācijām. Tā kā lineārs spiediena pieaugums neizraisa lineāru deformācijas lielumu, patiesā spiediena noteikšanai ir jāizmanto kalibrēšanas metodes. Tie ir iebūvēti lielākajā daļā sistēmu.

Sensitīvākos spiediena sensoros, kuru pamatā ir monokristāliski pusvadītāji un kuri ir izgatavoti, izmantojot parasto pusvadītāju tehnoloģiju, nelielas deformācijas var izraisīt lielas pretestības izmaiņas. Pretestības izmaiņas nav balstītas uz ģeometriskām deformācijām vadošā materiālā, bet gan uz mazāku, trauslāku konstrukcijas deformāciju.

Ir vairāki dažādi spiediena sensoru veidi. Viens no tiem ir absolūtā spiediena sensors, kas mēra absolūto spiedienu, kā atskaites punktu izmantojot vakuumu. Vēl viens ir mērinstrumentu sensors, kas mēra spiedienu, atsaucoties uz apkārtējās atmosfēras spiedienu. Ir arī diferenciālā spiediena sensori, kas mēra spiediena starpību starp diviem kontaktiem.

Parasti starp mērīto šķidrumu un pašu spiediena sensoru ir iejaukšanās vide. Bieži tiek izmantota metāla diafragma vai hermētiski noslēgta šķidruma kamera. Īpaši, mērot gaistošu vai kodīgu materiālu spiedienu, piemēram, karstu eļļu dzinējā, tiek izmantots starpslānis, lai novērstu trauslās sensora ierīces bojājumus. Papildus to gandrīz visuresošajam lietojumam procesa iekārtās dabaszinātnieki izmanto arī spiediena sensorus, lai noteiktu mainīgos lielumus, piemēram, ledus pakas dziļumu vai iežu slāņa blīvumu.