Kako djeluje piezorezivni senzor tlaka?

Piezorezivni senzor tlaka široko je korišten uređaj u raznim industrijama zbog velike točnosti, pouzdanosti i učinkovitosti troškova. Kao dobavljač senzora tlaka, uzbuđen sam što s vama dijelim kako ti senzori rade.

Osnovni princip piezorezističnog učinka

Rad piezorezističnog senzora tlaka temelji se na piezorezističnom učinku. Piezorezivni učinak prvi je put otkriven u 19. stoljeću. Opisuje promjenu električne otpornosti materijala kada je podvrgnut mehaničkom stresu. Određeni materijali, poput silicija i germanija, značajno pokazuju ovaj učinak. Kada se na ove materijale primijeni mehanička sila, atomska rešetkasta struktura se deformira. Ova deformacija mijenja mobilnost nosača naboja (elektroni i rupe) unutar materijala, što zauzvrat mijenja njegov električni otpor.

Struktura piezorezističnog senzora tlaka

Tipični senzor piezorezističnog tlaka sastoji se od osjetljivog elementa i kruga kondicioniranja signala. Osjetni element obično je tanka dijafragma izrađena od piezorezivnog materijala. Dijafragma je dizajnirana za deformiranje kada se pritisak nanese. Na površini dijafragme izrađeni su piezoresistori. Ovi piezoresistori raspoređeni su u konfiguraciji mosta Wheatstone.

Most Wheatstone je električni krug koji se koristi za mjerenje nepoznatog električnog otpora uravnotežujući dvije noge kruga mosta. U kontekstu senzora piezorezističnog tlaka, četiri piezoresa na mostu Wheatstone mijenjaju svoje vrijednosti otpora kada se dijafragma deformira pod pritiskom. To uzrokuje neravnotežu u krugu mosta i generira se naponski izlaz.

Radni proces piezorezističnog senzora tlaka

1. Primjena pritiska
   Kad se pritisak primijeni na senzor, djeluje na dijafragmu. Dijafragma je dizajnirana tako da bude osjetljiva na promjene tlaka. Na primjer, u okruženju napunjenom tekućinom, tlak tekućine će se gurati protiv dijafragme, uzrokujući da se odbije. Količina otklona proporcionalna je primijenjenom tlaku.
2. Deformacija promjene dijafragme i otpora
   Kako se dijafragma deformira, piezoresistori na njegovoj površini također imaju mehanički stres. Prema piezorezističnom učinku, otpornost ovih piezoresistora mijenja se. Kad se dijafragma savija, neki se piezoresistori protežu, a njihov otpor raste. Drugi su komprimirani, a njihov otpor smanjuje se.
3. Izlaz mosta Wheatstone
   Promjena otpora piezoresistora na mostu Wheatstone dovodi do neravnoteže u krugu mosta. U uravnoteženom mostu od pšeničnog kamena, izlazni napon je nula. Međutim, kada se otpori mijenjaju zbog deformacije inducirane tlakom, na izlazu mosta generira se ne -nula napona. Ovaj izlazni napon proporcionalan je primijenjenom tlaku.
4. Uvjeti signala
   Izlazni napon s mosta Wheatstone obično je vrlo mali i možda će ga trebati pojačati i kondicionirati. Sklop za kondicioniranje signala pojačava mali naponski signal, filtrira buku, a može obavljati i druge funkcije poput kompenzacije temperature. Temperatura može utjecati na otpor piezoresistora, a kompenzacija temperature je potrebna kako bi se osigurala točnost senzora u širokom temperaturnom rasponu.

Primjene piezorezističnih senzora tlaka

Piezoresistivni senzori tlaka imaju širok raspon primjena u različitim industrijama:

1. Automobilska industrija
   U automobilskoj industriji piezoresistivni senzori tlaka koriste se u različite svrhe. Na primjer, oni se mogu koristiti za mjerenje tlaka gume, tlaka usisnog razvodnika i tlaka ulja. AMulti - senzor tlaka zraka u voziluOdličan je primjer piezorezističnog senzora tlaka koji se koristi u automobilskom polju. Može točno izmjeriti tlak zraka u različitim vrstama vozila, osiguravajući siguran i učinkovit rad.
2. Industrijska automatizacija
   U industrijskoj automatizaciji ovi senzori koriste se za praćenje i kontrolu tlaka u hidrauličkim i pneumatskim sustavima. Oni se mogu koristiti za mjerenje tlaka u cjevovodima, tenkovima i drugoj industrijskoj opremi. ASenzor tlaka 3MPapogodan je za industrijske primjene gdje je potrebno mjerenje visokog tlaka.
3. Medicinska industrija
   U medicinskom polju piezorezistični senzori tlaka koriste se u uređajima kao što su monitori krvnog tlaka i ventilatori. Oni mogu precizno izmjeriti tlak tekućine i plinova, što je ključno za dijagnozu i liječenje pacijenata.
4. Nadzor okoliša
   Ovi senzori mogu se koristiti i u primjenama praćenja okoliša, poput mjerenja atmosferskog tlaka i tlaka vode u rijekama i jezerima.

Prednosti piezorezističnih senzora tlaka

1. Visoka osjetljivost
   Piezoresistični senzori tlaka mogu otkriti vrlo male promjene u tlaku. Njihova visoka osjetljivost čini ih prikladnim za primjene gdje je potrebno precizno mjerenje tlaka.
2. Vrijeme brzog odziva
   Imaju brzo vrijeme odziva, što znači da mogu brzo otkriti i reagirati na promjene u pritisku. To je važno u aplikacijama u kojima je potrebno praćenje vremenskog tlaka.
3. Široki raspon tlaka
   Piezoresistivni senzori tlaka mogu se dizajnirati za mjerenje širokog raspona pritisaka, od vrlo niskih pritisaka do visokih pritisaka. Na primjer,Senzor tlaka 3MPamogu se nositi s relativno visokim pritiskom.
4. Trošak - učinkovitost
   U usporedbi s nekim drugim vrstama senzora tlaka, piezorezistični senzori tlaka relativno su troškovni. To ih čini popularnim izborom za mnoge aplikacije.

Ograničenja piezorezističnih senzora tlaka

1. Osjetljivost na temperaturu
   Iako se kompenzacija temperature može izvesti, piezorezistični senzori tlaka i dalje su osjetljivi na temperaturne promjene. Ekstremne temperature mogu utjecati na točnost senzora.
2. Bez linearnosti
   Može postojati neka ne -linearnost u odnosu između primijenjenog tlaka i izlaznog napona, posebno pri visokim pritiscima. Kalibracija je često potrebna za ispravljanje ove ne -linearnosti.

Naša ponuda kao dobavljač senzora tlaka

Kao dobavljač senzora tlaka, nudimo širok raspon senzora piezorezističnih tlaka kako bismo zadovoljili raznolike potrebe naših kupaca. Naši senzori dizajnirani su s materijalima visoke kvalitete i naprednim proizvodnim procesima kako bi se osigurala velika točnost i pouzdanost.

PoredMulti - senzor tlaka zraka u voziluiSenzor tlaka 3MPa, imamo iSenzor dušičnog kisika. Ovaj senzor može se koristiti za mjerenje tlaka i sastava dušika i kisika u različitim okruženjima, što je vrlo korisno u industrijama kao što su kemijski i nadzor okoliša.

Kontaktirajte nas za nabavu

Ako vas zanimaju naši senzori pritiska i želite razgovarati o nabavi, slobodno nam se obratite. Zalažemo se za pružanje najboljih proizvoda i usluga. Bilo da vam treba mali redoslijed za istraživački projekt ili veliki nalog za industrijsku proizvodnju, možemo ispuniti vaše zahtjeve.

Reference

1. Smith, CS (1954). Učinak piezoreziste u germaniju i silicijumu. Fizički pregled, 94 (1), 42 - 49.
2. Fraden, J. (2010). Priručnik modernih senzora: fizika, dizajni i aplikacije. Springer Science & Business Media.
3. Kuo, CF, & Lin, CC (2008). Dizajn i izrada piezorezističnog senzora tlaka sa silicijum - ON - izolatorski dijafragma. Senzori i pokretači A: Fizički, 143 (2), 321 - 326.