圧力センサーとは何ですか？

圧力センサーは、蒸気時代の到来以来需要がありました。 そのようなセンサーの数十億は、パイプ、エンジン、油圧、または自然の流体の圧力を監視するために毎日使用されています。 特殊なセンサーは、固体または気体の圧力を決定するためにも使用されます。 典型的な圧力センサーのサイズは約1立方インチですが、たとえばマイクロエレクトロメカニカルシステムで使用されるものなど、100倍以上小さいものもあります。

最新の圧力センサーのほとんどは、ピエゾ抵抗と呼ばれる原理に基づいて機能します。 圧力は、材料に特定の速度で電気を伝導させ、特定のレベルの圧力に関連する特定のレベルの電荷の流れをもたらします。 この電荷は、人体分析用のコントロールパネルとディスプレイにつながるワイヤに供給されます。

従来の圧力センサーは、抵抗媒体としてフィルム抵抗器、ひずみゲージ、金属合金、または多結晶半導体を使用します。 これらの材料は、その構造の幾何学的な変形に基づいて、多少なりとも電気を伝導します。 圧力が直線的に増加しても変形の直線的な大きさにはならないため、キャリブレーション手法を使用して真の圧力を決定する必要があります。 これらは、ほとんどのシステムに組み込まれています。

従来の半導体技術を使用して製造された単結晶半導体に基づくより高感度の圧力センサーでは、小さな変形が抵抗の大きな変化を引き起こす可能性があります。 抵抗の変化は、導電性材料の幾何学的変形ではなく、より小さく、より繊細な構造的反りに基づいています。

圧力センサーにはいくつかの異なるタイプがあります。 1つは絶対圧力センサーで、真空を基準点として使用して絶対圧力を測定します。 もう1つは、周囲の大気圧を基準にして圧力を測定するゲージセンサーです。 2つの接点間の圧力差を測定する差圧センサーもあります。

通常、測定対象の流体と圧力センサー自体の間に介在媒体があります。 金属製のダイヤフラムまたは密閉された流体チャンバがよく使用されます。 特に、エンジンの高温オイルのような揮発性または腐食性の材料の圧力を測定する場合、繊細な検知デバイスへの損傷を防ぐために中間層が使用されます。 プロセス機器でのほぼユビキタスな使用に加えて、圧力センサーは自然主義者によって氷パックの深さや岩層の密度などの変数を決定するためにも使用されます。