Piezorezystancyjne czujniki ciśnienia to rodzaj czujnika ciśnienia, który wykorzystuje efekt piezorezystancyjny do pomiaru ciśnienia.Efekt piezorezystancyjny odnosi się do zmiany rezystancji elektrycznej materiału poddawanego mechanicznemu naprężeniu lub odkształceniu.W piezorezystancyjnych czujnikach ciśnienia zwykle stosuje się membranę lub membranę w celu przekształcenia przyłożonego ciśnienia w odkształcenie mechaniczne, co z kolei powoduje zmiany rezystancji elementów piezorezystancyjnych.
Na zależność pomiędzy ciśnieniem i mocą wyjściową piezorezystancyjnego czujnika ciśnienia wpływa konstrukcja i właściwości materiału czujnika.Oto przegląd ogólnych zależności:
1. Bezpośrednia relacja proporcjonalna:
W większości piezorezystancyjnych czujników ciśnienia istnieje bezpośrednia i liniowa zależność pomiędzy przyłożonym ciśnieniem a zmianą oporu elektrycznego.Wraz ze wzrostem ciśnienia membrana lub membrana czujnika ulega deformacji, co powoduje naprężenie elementów piezorezystancyjnych.Odkształcenie to prowadzi do zmiany oporu, a zmiana ta jest proporcjonalna do przyłożonego ciśnienia.Zmianę rezystancji można zmierzyć za pomocą obwodu mostka Wheatstone'a lub innych metod kondycjonowania sygnału.
2. Konfiguracja mostka Wheatstone'a:
Piezorezystancyjne czujniki ciśnienia często wykorzystują obwód mostka Wheatstone'a do dokładnego pomiaru zmiany rezystancji.Obwód mostkowy składa się z wielu elementów piezorezystancyjnych, z których niektóre są poddawane naprężeniom wywołanym ciśnieniem, a inne nie.Różnicowa zmiana rezystancji pomiędzy elementami naprężonymi i nienaprężonymi wykorzystywana jest do generowania napięcia wyjściowego proporcjonalnego do przyłożonego ciśnienia.
3. Kondycjonowanie sygnału wyjściowego:
Wyjściem piezorezystancyjnego czujnika ciśnienia jest zazwyczaj analogowy sygnał napięciowy.Napięcie wyjściowe odpowiada zmianie rezystancji, a co za tym idzie, przyłożonemu ciśnieniu.Obwód kondycjonowania sygnału może służyć do wzmacniania, filtrowania i kalibracji sygnału wyjściowego w celu uzyskania dokładnych odczytów ciśnienia.
4. Kalibracja:
Ze względu na tolerancje produkcyjne i różnice we właściwościach czujników, piezorezystancyjne czujniki ciśnienia często wymagają kalibracji, aby zapewnić dokładne pomiary ciśnienia.Kalibracja polega na określeniu dokładnej zależności pomiędzy napięciem wyjściowym czujnika a rzeczywistym zastosowanym ciśnieniem.Kalibrację tę można przeprowadzić poprzez testowanie i porównanie z normą referencyjną.
Podsumowując, zależność pomiędzy ciśnieniem i sygnałem wyjściowym w przypadku piezorezystancyjnego czujnika ciśnienia jest zazwyczaj liniowa i proporcjonalna.Wraz ze wzrostem ciśnienia zmienia się rezystancja czujnika, co prowadzi do odpowiedniej zmiany napięcia wyjściowego.Konfiguracja mostka Wheatstone'a i kondycjonowanie sygnału odgrywają ważną rolę w przekształcaniu zmian rezystancji w użyteczny i dokładny pomiar ciśnienia.
Czas publikacji: 06 września 2023 r