Razmerje med piezorezistivnim senzorjem tlaka in izhodi

Piezorezistentni senzorji tlaka so vrsta tlačnih senzorjev, ki uporabljajo piezorezistenčni učinek za merjenje tlaka. Piezorezistivni učinek se nanaša na spremembo električnega upora materiala, ko je ta izpostavljen mehanskim obremenitvam ali deformacijam. V piezorezivnih tlačnih senzorjih se običajno uporablja diafragma ali membrana za pretvorbo uporabljenega tlaka v mehansko deformacijo, kar posledično povzroči spremembe v upornosti piezoupornih elementov.

Na razmerje med tlakom in izhodom za piezorezistivni senzor tlaka vplivajo konstrukcija in lastnosti materiala senzorja. Tukaj je pregled splošnega razmerja:

1. Neposredno sorazmerno razmerje:

Pri večini piezorezistivnih tlačnih senzorjev obstaja neposredna in linearna povezava med uporabljenim tlakom in spremembo električnega upora. Ko se tlak poveča, se diafragma ali membrana senzorja deformira, kar povzroči obremenitev piezorezistivnih elementov. Ta napetost povzroči spremembo upora, ta sprememba pa je sorazmerna uporabljenemu tlaku. Spremembo upora je mogoče izmeriti z uporabo vezja Wheatstonovega mostu ali drugih metod kondicioniranja signala.

2. Konfiguracija Wheatstoneovega mostu:

Piezorezistivni senzorji tlaka pogosto uporabljajo vezje Wheatstonovega mostu za natančno merjenje spremembe upora. Mostno vezje je sestavljeno iz več piezorezivnih elementov, od katerih so nekateri izpostavljeni pritisku, drugi pa ne. Diferencialna sprememba upora med obremenjenimi in nenapetimi elementi se uporablja za ustvarjanje izhodne napetosti, ki je sorazmerna uporabljenemu tlaku.

3. Kondicioniranje izhodnega signala:

Izhod piezorezistivnega tlačnega senzorja je običajno analogni napetostni signal. Izhodna napetost ustreza spremembi upora in posledično uporabljenemu tlaku. Vezje za kondicioniranje signala se lahko uporabi za ojačanje, filtriranje in kalibracijo izhodnega signala za pridobitev natančnih odčitkov tlaka.

4. Kalibracija:

Zaradi proizvodnih toleranc in variacij v lastnostih senzorjev je piezorezistenčne tlačne senzorje pogosto treba umeriti, da se zagotovijo natančne meritve tlaka. Kalibracija vključuje določanje natančnega razmerja med izhodno napetostjo senzorja in dejanskim uporabljenim tlakom. To kalibracijo je mogoče doseči s testiranjem in primerjavo z referenčnim standardom.

Če povzamemo, je razmerje med tlakom in izhodom za piezorezistivni senzor tlaka običajno linearno in sorazmerno. Ko se tlak poveča, se upor senzorja spremeni, kar povzroči ustrezno spremembo izhodne napetosti. Konfiguracija Wheatstonovega mostu in kondicioniranje signala imata pomembno vlogo pri pretvorbi sprememb upora v uporabno in natančno meritev tlaka.