Odnos između piezorezistivnog senzora tlaka i izlaza

Piezorezistivni senzori tlaka vrsta su senzora tlaka koji koriste piezorezistivni učinak za mjerenje tlaka. Piezootporni učinak odnosi se na promjenu električnog otpora materijala kada je podvrgnut mehaničkom naprezanju ili deformaciji. U piezorezistivnim senzorima tlaka, dijafragma ili membrana se obično koriste za pretvaranje primijenjenog tlaka u mehaničku deformaciju, što zauzvrat uzrokuje promjene u otpornosti piezorezistivnih elemenata.

Na odnos između tlaka i izlaza za piezorezistivni senzor tlaka utječu dizajn i svojstva materijala senzora. Evo pregleda općeg odnosa:

1. Izravni proporcionalni odnos:

U većini piezorezistivnih senzora tlaka postoji izravan i linearan odnos između primijenjenog tlaka i promjene električnog otpora. Kako se tlak povećava, dijafragma ili membrana senzora se deformira, uzrokujući naprezanje piezorezistivnih elemenata. Ovo naprezanje dovodi do promjene otpora, a ta je promjena proporcionalna primijenjenom tlaku. Promjena otpora može se izmjeriti korištenjem kruga Wheatstoneovog mosta ili drugih metoda kondicioniranja signala.

2. Konfiguracija Wheatstoneovog mosta:

Piezootporni senzori tlaka često koriste krug Wheatstoneovog mosta za točno mjerenje promjene otpora. Strujni krug mosta sastoji se od više piezootpornih elemenata, od kojih su neki izloženi naprezanju izazvanom tlakom, dok drugi nisu. Diferencijalna promjena otpora između napregnutih i nenapregnutih elemenata koristi se za generiranje izlaznog napona koji je proporcionalan primijenjenom tlaku.

3. Kondicioniranje izlaznog signala:

Izlaz piezorezistivnog senzora tlaka obično je analogni naponski signal. Izlazni napon odgovara promjeni otpora i, posljedično, primijenjenom tlaku. Strujni krug za kondicioniranje signala može se koristiti za pojačavanje, filtriranje i kalibraciju izlaznog signala kako bi se dobila točna očitanja tlaka.

4. Kalibracija:

Zbog proizvodnih tolerancija i varijacija u svojstvima senzora, piezorezistivni senzori tlaka često zahtijevaju kalibraciju kako bi se osigurala točna mjerenja tlaka. Kalibracija uključuje određivanje točnog odnosa između izlaznog napona senzora i stvarnog tlaka koji se primjenjuje. Ova se kalibracija može postići testiranjem i usporedbom s referentnim standardom.

Ukratko, odnos između tlaka i izlaza za piezorezistivni senzor tlaka obično je linearan i proporcionalan. Kako tlak raste, otpor senzora se mijenja, što dovodi do odgovarajuće promjene izlaznog napona. Konfiguracija Wheatstoneovog mosta i kondicioniranje signala igraju važnu ulogu u pretvaranju promjena otpora u upotrebljivo i točno mjerenje tlaka.