Τι είναι οι αισθητήρες πίεσης;

Οι αισθητήρες πίεσης έχουν ζήτηση από την έλευση της εποχής του ατμού. Δισεκατομμύρια τέτοιοι αισθητήρες χρησιμοποιούνται καθημερινά για την παρακολούθηση της πίεσης των υγρών σε σωλήνες, κινητήρες, υδραυλικά συστήματα ή στη φύση. Εξειδικευμένοι αισθητήρες χρησιμοποιούνται επίσης για τον προσδιορισμό της πίεσης στερεών ή αερίων. Ένας τυπικός αισθητήρας πίεσης έχει μέγεθος περίπου μια κυβική ίντσα, αν και μερικοί μπορεί να είναι εκατό ή περισσότερες φορές μικρότεροι, για παράδειγμα αυτοί που χρησιμοποιούνται σε μικροηλεκτρομηχανικά συστήματα.

Οι περισσότεροι σύγχρονοι αισθητήρες πίεσης λειτουργούν με βάση μια αρχή που ονομάζεται πιεζοαντίσταση. Η πίεση αναγκάζει ένα υλικό να μεταφέρει ηλεκτρισμό με συγκεκριμένο ρυθμό, οδηγώντας σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο ροής φορτίου που σχετίζεται με ένα συγκεκριμένο επίπεδο πίεσης. Αυτή η φόρτιση τροφοδοτείται σε ένα καλώδιο που οδηγεί σε πίνακα ελέγχου και οθόνη για ανθρώπινη ανάλυση.

Οι συμβατικοί αισθητήρες πίεσης χρησιμοποιούν αντιστάσεις φιλμ, μετρητές καταπόνησης, κράματα μετάλλων ή πολυκρυσταλλικούς ημιαγωγούς ως μέσα αντίστασης. Αυτά τα υλικά μεταφέρουν περισσότερο ή λιγότερο ηλεκτρισμό με βάση τις γεωμετρικές παραμορφώσεις στη δομή τους. Επειδή μια γραμμική αύξηση της πίεσης δεν οδηγεί σε γραμμικό μέγεθος στην παραμόρφωση, πρέπει να χρησιμοποιηθούν τεχνικές βαθμονόμησης για τον προσδιορισμό της πραγματικής πίεσης. Αυτά είναι ενσωματωμένα στη συντριπτική πλειοψηφία των συστημάτων.

Σε πιο ευαίσθητους αισθητήρες πίεσης που βασίζονται σε μονοκρυσταλλικούς ημιαγωγούς, οι οποίοι κατασκευάζονται με τη χρήση συμβατικής τεχνολογίας ημιαγωγών, μικροσκοπικές παραμορφώσεις μπορούν να προκαλέσουν μεγάλες αλλαγές στην αντίσταση. Η αλλαγή στην αντίσταση δεν βασίζεται σε γεωμετρικές παραμορφώσεις στο αγώγιμο υλικό, αλλά σε μικρότερες, πιο λεπτές δομικές παραμορφώσεις.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι αισθητήρων πίεσης. Ο ένας είναι ένας αισθητήρας απόλυτης πίεσης, ο οποίος μετρά την απόλυτη πίεση χρησιμοποιώντας ένα κενό ως σημείο αναφοράς. Ένας άλλος είναι ένας αισθητήρας μετρητή, ο οποίος μετρά την πίεση σε σχέση με την ατμοσφαιρική πίεση του περιβάλλοντος. Υπάρχουν επίσης αισθητήρες διαφορικής πίεσης, οι οποίοι μετρούν τη διαφορά πίεσης μεταξύ δύο επαφών.

Συνήθως, υπάρχει ένα ενδιάμεσο μέσο μεταξύ του υγρού που μετράται και του ίδιου του αισθητήρα πίεσης. Συχνά χρησιμοποιείται μεταλλικό διάφραγμα ή ερμητικά σφραγισμένος θάλαμος ρευστού. Ειδικά κατά τη μέτρηση της πίεσης πτητικών ή διαβρωτικών υλικών, όπως το καυτό λάδι σε έναν κινητήρα, χρησιμοποιείται ένα ενδιάμεσο στρώμα για την αποφυγή ζημιάς στη ευαίσθητη συσκευή ανίχνευσης. Εκτός από τη σχεδόν πανταχού παρούσα χρήση τους στον εξοπλισμό διεργασιών, οι αισθητήρες πίεσης χρησιμοποιούνται επίσης από φυσιοδίφες για τον προσδιορισμό μεταβλητών όπως το βάθος μιας παγοκύστης ή η πυκνότητα ενός στρώματος βράχου.