Što su senzori tlaka?

Senzori tlaka traženi su od dolaska parnog doba. Milijarde takvih senzora svakodnevno se koriste za praćenje tlaka tekućina u cijevima, motorima, hidraulici ili u prirodi. Za određivanje tlaka krutih tvari ili plinova koriste se i specijalizirani senzori. Tipični senzor tlaka je veličine oko kubičnog inča, iako neki mogu biti stotinu ili više puta manji, na primjer oni koji se koriste u mikroelektromehaničkim sustavima.

Većina modernih senzora tlaka radi na principu zvanom piezorotpor. Tlak uzrokuje da materijal provodi električnu energiju određenom brzinom, što dovodi do specifične razine toka naboja povezanog s određenom razinom tlaka. Ovo punjenje se dovodi do žice koja vodi do kontrolne ploče i zaslona za analizu ljudi.

Konvencionalni senzori tlaka koriste filmske otpornike, mjerače naprezanja, metalne legure ili polikristalne poluvodiče kao otporne medije. Ovi materijali provode više ili manje struje na temelju geometrijskih deformacija u svojoj strukturi. Budući da linearno povećanje tlaka ne dovodi do linearne veličine deformacije, za određivanje pravog tlaka moraju se koristiti tehnike kalibracije. Oni su ugrađeni u veliku većinu sustava.

U osjetljivijim senzorima tlaka koji se temelje na monokristalnim poluvodičima, koji su proizvedeni korištenjem konvencionalne poluvodičke tehnologije, male deformacije mogu dovesti do velikih promjena otpora. Promjena otpora ne temelji se na geometrijskim deformacijama u vodljivom materijalu, već na manjim, osjetljivijim strukturnim iskrivljenjima.

Postoji nekoliko različitih tipova senzora tlaka. Jedan je senzor apsolutnog tlaka, koji mjeri apsolutni tlak koristeći vakuum kao referentnu točku. Drugi je mjerni senzor, koji mjeri tlak u odnosu na atmosferski tlak okoline. Postoje i senzori diferencijalnog tlaka, koji mjere razliku tlaka između dva kontakta.

Obično postoji medij između tekućine koja se mjeri i samog senzora tlaka. Često se koristi metalna dijafragma ili hermetički zatvorena komora za tekućinu. Osobito pri mjerenju tlaka hlapljivih ili korozivnih materijala, poput vrućeg ulja u motoru, koristi se međusloj za sprječavanje oštećenja osjetljivog senzorskog uređaja. Osim njihove gotovo sveprisutne upotrebe u procesnoj opremi, prirodoslovci također koriste senzore tlaka za određivanje varijabli kao što su dubina ledenog omota ili gustoća sloja stijene.