Hur fungerar en piezoresistiv trycksensor?

En piezoresistiv trycksensor är en allmänt använt enhet i olika branscher på grund av dess höga noggrannhet, tillförlitlighet och kostnad - effektivitet. Som en trycksensorleverantör är jag glad att dela med dig hur dessa sensorer fungerar.

Den grundläggande principen om piezoresistiv effekt

Driften av en piezoresistiv trycksensor är baserad på den piezoresistiva effekten. Den piezoresistiva effekten upptäcktes först på 1800 -talet. Den beskriver förändringen i elektriskt motstånd hos ett material när det utsätts för mekanisk stress. Vissa material, såsom kisel och germanium, uppvisar denna effekt avsevärt. När en mekanisk kraft appliceras på dessa material deformeras atomgitterstrukturen. Denna deformation förändrar rörligheten för laddningsbärare (elektroner och hål) i materialet, vilket i sin tur förändrar dess elektriska motstånd.

Struktur av en piezoresistiv trycksensor

En typisk piezoresistiv trycksensor består av ett avkänningselement och en signalkonditioneringskrets. Avkänningselementet är vanligtvis ett tunt membran tillverkat av ett piezoresistivt material. Membranet är utformat för att deformera när trycket appliceras. På membranets yta tillverkas piezoresistorer. Dessa piezoresistorer är arrangerade i en Wheatstone Bridge -konfiguration.

Wheatstone Bridge är en elektrisk krets som används för att mäta ett okänt elektriskt motstånd genom att balansera två ben på en brokrets. I samband med en piezoresistiv trycksensor förändrar de fyra piezoresistorerna i Wheatstone -bron deras motståndsvärden när membranet deformeras under tryck. Detta orsakar en obalans i brokretsen och en spänningsutgång genereras.

Arbetsprocess med en piezoresistiv trycksensor

1. Tryckapplikation
   När trycket appliceras på sensorn verkar det på membranet. Membranet är utformat för att vara känslig för tryckförändringar. Till exempel, i en vätskefylld miljö, kommer vätsketrycket att pressa mot membranet, vilket får den att avleda. Mängden avböjning är proportionell mot det applicerade trycket.
2. Deformation av membranet och motståndsförändringen
   När membranet deformeras upplever piezoresistorerna på ytan också mekanisk stress. Enligt den piezoresistiva effekten förändras motståndet från dessa piezoresistorer. När membranet böjs sträcker sig några av piezoresistorerna och deras motstånd ökar. Andra är komprimerade och deras motstånd minskar.
3. Output från Wheatstone Bridge
   Förändringen i motståndet hos piezoresistorerna i Wheatstone Bridge leder till en obalans i brokretsen. I en balanserad Wheatstone Bridge är utgångsspänningen noll. Men när motståndet förändras på grund av tryck -inducerad deformation genereras en icke -nollspänning vid utgången från bron. Denna utgångsspänning är proportionell mot det applicerade trycket.
4. Signalkonditionering
   Utgångsspänningen från Wheatstone -bron är vanligtvis mycket liten och kan behöva förstärkas och konditioneras. Signal - konditioneringskretsen förstärker den lilla spänningssignalen, filtrerar ut brus och kan också utföra andra funktioner såsom temperaturkompensation. Temperaturen kan påverka piezoresistorernas motstånd, och temperaturkompensation är nödvändig för att säkerställa sensorns noggrannhet över ett brett temperaturområde.

Tillämpningar av piezoresistiva trycksensorer

Piezoresistiva trycksensorer har ett brett utbud av applikationer i olika branscher:

1. Bilindustri
   I bilindustrin används piezoresistiva trycksensorer för olika ändamål. Till exempel kan de användas för att mäta däcktrycket, intaggrenrörstrycket och oljetrycket. DeMulti - fordonslufttryckssensorär ett bra exempel på en piezoresistiv trycksensor som används i bilfältet. Det kan exakt mäta lufttrycket i olika typer av fordon, vilket säkerställer säker och effektiv drift.
2. Industriautomation
   Vid industriell automatisering används dessa sensorer för att övervaka och kontrollera tryck i hydrauliska och pneumatiska system. De kan användas för att mäta trycket i rörledningar, tankar och annan industriutrustning. DeTrycksensor 3MPAär lämplig för industriella tillämpningar där högtrycksmätning krävs.
3. Medicinsk industri
   Inom det medicinska området används piezoresistiva trycksensorer i anordningar som blodtrycksmonitorer och ventilatorer. De kan exakt mäta trycket på vätskor och gaser, vilket är avgörande för patientdiagnos och behandling.
4. Miljöövervakning
   Dessa sensorer kan också användas i miljöövervakningsapplikationer, såsom mätning av atmosfärstryck och vattentryck i floder och sjöar.

Fördelar med piezoresistiva trycksensorer

1. Högkänslighet
   Piezoresistiva trycksensorer kan upptäcka mycket små tryckförändringar. Deras höga känslighet gör dem lämpliga för applikationer där exakt tryckmätning krävs.
2. Snabb responstid
   De har en snabb responstid, vilket innebär att de snabbt kan upptäcka och svara på tryckförändringar. Detta är viktigt i applikationer där verklig övervakning av tidstryck är nödvändig.
3. Brett tryckområde
   Piezoresistiva trycksensorer kan utformas för att mäta ett brett spektrum av tryck, från mycket låga tryck till höga tryck. Till exempelTrycksensor 3MPAKan hantera relativt höga tryckapplikationer.
4. Kostnad - effektivitet
   Jämfört med vissa andra typer av trycksensorer är piezoresistiva trycksensorer relativt kostnad - effektiva. Detta gör dem till ett populärt val för många applikationer.

Begränsningar av piezoresistiva trycksensorer

1. Temperaturkänslighet
   Även om temperaturkompensation kan utföras är piezoresistiva trycksensorer fortfarande känsliga för temperaturförändringar. Extrema temperaturer kan påverka sensorns noggrannhet.
2. Icke -linearitet
   Det kan finnas en viss icke -linearitet i förhållandet mellan det applicerade trycket och utgångsspänningen, särskilt vid höga tryck. Kalibrering krävs ofta för att korrigera för denna icke -linearitet.

Våra erbjudanden som trycksensorleverantör

Som en trycksensorleverantör erbjuder vi ett brett utbud av piezoresistiva trycksensorer för att tillgodose våra kunders olika behov. Våra sensorer är utformade med högkvalitativa material och avancerade tillverkningsprocesser för att säkerställa hög noggrannhet och tillförlitlighet.

FörutomMulti - fordonslufttryckssensorochTrycksensor 3MPA, vi har ocksåKväve -sensor. Denna sensor kan användas för att mäta tryck och sammansättning av kväve och syre i olika miljöer, vilket är mycket användbart i industrier som kemisk och miljöövervakning.

Kontakta oss för upphandling

Om du är intresserad av våra trycksensorer och vill diskutera upphandling kan du gärna nå ut till oss. Vi är engagerade i att förse dig med de bästa produkterna och tjänsterna. Oavsett om du behöver en liten order för ett forskningsprojekt eller en stor skalaorder för industriell produktion, kan vi uppfylla dina krav.

Referenser

1. Smith, CS (1954). Piezoresistenseffekt i Germanium och kisel. Fysisk översyn, 94 (1), 42 - 49.
2. Fraden, J. (2010). Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs and Applications. Springer Science & Business Media.
3. Kuo, CF, & Lin, CC (2008). Design och tillverkning av en piezoresistiv trycksensor med ett kisel - på - isolatormembran. Sensorer och ställdon A: Physical, 143 (2), 321 - 326.