Cosa sono i sensori di pressione?
I sensori di pressione sono richiesti dall'avvento dell'era del vapore. Miliardi di tali sensori vengono utilizzati quotidianamente per monitorare la pressione dei fluidi nei tubi, nei motori, nell'idraulica o in natura. Sensori specializzati sono anche utilizzati per determinare la pressione di solidi o gas. Un tipico sensore di pressione ha una dimensione di circa un pollice cubo, sebbene alcuni possano essere cento o più volte più piccoli, ad esempio quelli utilizzati nei sistemi microelettromeccanici.
La maggior parte dei moderni sensori di pressione funzionano in base a un principio chiamato piezoresistenza. La pressione fa sì che un materiale conduca elettricità a una determinata velocità, portando a un livello specifico di flusso di carica associato a un livello specifico di pressione. Questa carica viene alimentata a un filo che porta a un pannello di controllo e display per l'analisi umana.
I sensori di pressione convenzionali utilizzano resistori a film, estensimetri, leghe metalliche o semiconduttori policristallini. Questi materiali conducono più o meno elettricità in base a deformazioni geometriche nella loro struttura. Poiché un aumento lineare della pressione non porta a una grandezza lineare nella deformazione, è necessario utilizzare tecniche di calibrazione per determinare la pressione reale. Questi sono integrati nella stragrande maggioranza dei sistemi.
Nei sensori di pressione più sensibili basati su semiconduttori monocristallini, fabbricati utilizzando la tecnologia dei semiconduttori convenzionale, piccole deformazioni possono dare origine a grandi cambiamenti di resistenza. Il cambiamento di resistenza non si basa su deformazioni geometriche nel materiale conduttore, ma su deformazioni strutturali più piccole e delicate.
Esistono diversi tipi di sensori di pressione. Uno è un sensore di pressione assoluta, che misura la pressione assoluta utilizzando un vuoto come punto di riferimento. Un altro è un sensore di calibro, che misura la pressione in riferimento alla pressione atmosferica ambientale. Esistono anche sensori di pressione differenziale, che misurano la differenza di pressione tra due contatti.
Di solito, c'è un mezzo intermedio tra il fluido da misurare e il sensore di pressione stesso. Viene spesso utilizzato un diaframma metallico o una camera del fluido sigillata ermeticamente. Soprattutto quando si misura la pressione di materiali volatili o corrosivi, come l'olio caldo in un motore, viene utilizzato uno strato intermedio per prevenire danni al delicato dispositivo di rilevamento. Oltre al loro uso quasi onnipresente nelle apparecchiature di processo, i naturalisti usano anche sensori di pressione per determinare variabili come la profondità di un impacco di ghiaccio o la densità di uno strato di roccia.