رابطه بین سنسور فشار پیزومقاومتی و خروجی ها

سنسورهای فشار پیزورزیستیو نوعی سنسور فشار هستند که از اثر پیزو مقاومتی برای اندازه گیری فشار استفاده می کنند. اثر پیزورمقاومتی به تغییر در مقاومت الکتریکی یک ماده زمانی که در معرض فشار یا تغییر شکل مکانیکی قرار می‌گیرد، اشاره دارد. در سنسورهای فشار پیزومقاومتی، معمولاً از یک دیافراگم یا غشاء برای تبدیل فشار اعمال شده به تغییر شکل مکانیکی استفاده می شود که به نوبه خود باعث تغییر در مقاومت عناصر پیزومقاومتی می شود.

رابطه بین فشار و خروجی برای یک سنسور فشار پیزورزیستیو تحت تأثیر طراحی و خواص مواد سنسور است. در اینجا یک مرور کلی از رابطه کلی وجود دارد:

1-رابطه متناسب مستقیم:

در اکثر سنسورهای فشار پیزومقاومتی، رابطه مستقیم و خطی بین فشار اعمال شده و تغییر مقاومت الکتریکی وجود دارد. با افزایش فشار، دیافراگم یا غشای حسگر دچار تغییر شکل می‌شود و باعث می‌شود که عناصر پیزومقاومتی دچار فشار شوند. این کرنش منجر به تغییر مقاومت می شود و این تغییر متناسب با فشار اعمال شده است. تغییر مقاومت را می توان با استفاده از مدار پل وتستون یا سایر روش های تهویه سیگنال اندازه گیری کرد.

2. پیکربندی پل وتستون:

سنسورهای فشار پیزورزیستیو اغلب از مدار پل وتستون برای اندازه گیری دقیق تغییر مقاومت استفاده می کنند. مدار پل از چندین عنصر پیزومقاومتی تشکیل شده است که برخی از آنها تحت فشار ناشی از فشار قرار می گیرند، در حالی که برخی دیگر نه. تغییر دیفرانسیل در مقاومت بین عناصر کرنش شده و بدون کرنش برای تولید ولتاژ خروجی متناسب با فشار اعمال شده استفاده می شود.

3. تهویه سیگنال خروجی:

خروجی یک سنسور فشار پیزورزیستیو معمولاً یک سیگنال ولتاژ آنالوگ است. ولتاژ خروجی با تغییر مقاومت و در نتیجه فشار اعمال شده مطابقت دارد. مدارهای تهویه سیگنال ممکن است برای تقویت، فیلتر کردن و کالیبره کردن سیگنال خروجی برای بدست آوردن خوانش دقیق فشار استفاده شوند.

4. کالیبراسیون:

با توجه به تلورانس های ساخت و تغییرات در خواص سنسور، سنسورهای فشار پیزورزیستیو اغلب به کالیبراسیون برای اطمینان از اندازه گیری فشار دقیق نیاز دارند. کالیبراسیون شامل تعیین رابطه دقیق بین ولتاژ خروجی سنسور و فشار واقعی اعمال شده است. این کالیبراسیون را می توان از طریق آزمایش و مقایسه با استاندارد مرجع به دست آورد.

به طور خلاصه، رابطه بین فشار و خروجی برای یک سنسور فشار پیزومقاومتی معمولاً خطی و متناسب است. با افزایش فشار، مقاومت سنسور تغییر می کند که منجر به تغییر متناظر در ولتاژ خروجی می شود. پیکربندی پل وتستون و تنظیم سیگنال نقش مهمی در تبدیل تغییرات مقاومت به اندازه‌گیری فشار قابل استفاده و دقیق دارد.