Οι πιεζοαντιστικοί αισθητήρες πίεσης είναι ένας τύπος αισθητήρα πίεσης που χρησιμοποιεί το πιεζοαντιστατικό φαινόμενο για τη μέτρηση της πίεσης. Το πιεζοαντιστικό φαινόμενο αναφέρεται στη μεταβολή της ηλεκτρικής αντίστασης ενός υλικού όταν υποβάλλεται σε μηχανική καταπόνηση ή παραμόρφωση. Στους πιεζοαντιστικούς αισθητήρες πίεσης, ένα διάφραγμα ή μια μεμβράνη χρησιμοποιείται συνήθως για τη μετατροπή της ασκούμενης πίεσης σε μηχανική παραμόρφωση, η οποία με τη σειρά της προκαλεί αλλαγές στην αντίσταση των πιεζοαντιστικών στοιχείων.
Η σχέση μεταξύ πίεσης και εξόδου για έναν πιεζοαντιστατικό αισθητήρα πίεσης επηρεάζεται από τη σχεδίαση και τις ιδιότητες του υλικού του αισθητήρα. Ακολουθεί μια επισκόπηση της γενικής σχέσης:
1. Άμεση αναλογική σχέση:
Στους περισσότερους πιεζοαντιστικούς αισθητήρες πίεσης, υπάρχει μια άμεση και γραμμική σχέση μεταξύ της εφαρμοζόμενης πίεσης και της αλλαγής της ηλεκτρικής αντίστασης. Καθώς η πίεση αυξάνεται, το διάφραγμα ή η μεμβράνη του αισθητήρα υφίσταται παραμόρφωση, προκαλώντας καταπόνηση των πιεζοαντιστικών στοιχείων. Αυτή η τάση οδηγεί σε αλλαγή της αντίστασης και αυτή η αλλαγή είναι ανάλογη με την εφαρμοζόμενη πίεση. Η αλλαγή στην αντίσταση μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα γέφυρας Wheatstone ή άλλες μεθόδους ρύθμισης σήματος.
2. Διαμόρφωση γέφυρας Wheatstone:
Οι πιεζοαντιστικοί αισθητήρες πίεσης συχνά χρησιμοποιούν ένα κύκλωμα γέφυρας Wheatstone για να μετρήσουν με ακρίβεια την αλλαγή στην αντίσταση. Το κύκλωμα γέφυρας αποτελείται από πολλαπλά πιεζοαντιστικά στοιχεία, μερικά από τα οποία υπόκεινται σε καταπόνηση που προκαλείται από την πίεση, ενώ άλλα όχι. Η διαφορική αλλαγή στην αντίσταση μεταξύ των τεντωμένων και μη τεντωμένων στοιχείων χρησιμοποιείται για τη δημιουργία τάσης εξόδου που είναι ανάλογη με την εφαρμοζόμενη πίεση.
3. Προετοιμασία σήματος εξόδου:
Η έξοδος ενός πιεζοαντιστικού αισθητήρα πίεσης είναι συνήθως ένα αναλογικό σήμα τάσης. Η τάση εξόδου αντιστοιχεί στη μεταβολή της αντίστασης και, κατά συνέπεια, στην εφαρμοζόμενη πίεση. Το κύκλωμα ρύθμισης σήματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση, το φιλτράρισμα και τη βαθμονόμηση του σήματος εξόδου για τη λήψη ακριβών μετρήσεων πίεσης.
4.Βαθμονόμηση:
Λόγω των ανοχών κατασκευής και των διακυμάνσεων στις ιδιότητες των αισθητήρων, οι πιεζοαντιστικοί αισθητήρες πίεσης συχνά απαιτούν βαθμονόμηση για να διασφαλιστούν ακριβείς μετρήσεις πίεσης. Η βαθμονόμηση περιλαμβάνει τον προσδιορισμό της ακριβούς σχέσης μεταξύ της τάσης εξόδου του αισθητήρα και της πραγματικής πίεσης που εφαρμόζεται. Αυτή η βαθμονόμηση μπορεί να επιτευχθεί μέσω δοκιμών και σύγκρισης με ένα πρότυπο αναφοράς.
Συνοπτικά, η σχέση μεταξύ πίεσης και εξόδου για έναν πιεζοαντιστατικό αισθητήρα πίεσης είναι συνήθως γραμμική και αναλογική. Καθώς η πίεση αυξάνεται, η αντίσταση του αισθητήρα αλλάζει, οδηγώντας σε αντίστοιχη αλλαγή στην τάση εξόδου. Η διαμόρφωση της γέφυρας Wheatstone και η ρύθμιση του σήματος παίζουν σημαντικό ρόλο στη μετατροπή των αλλαγών αντίστασης σε μια αξιοποιήσιμη και ακριβή μέτρηση πίεσης.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-06-2023