Un senzor de presiune este un dispozitiv ai cărui parametri fizici se modifică în funcție de presiunea mediului măsurat (lichid, gaz, abur). În senzori, presiunea mediului măsurat este convertită într-un cod sau semnal digital unificat pneumatic, electric.
Senzorul de presiune este format dintr-un traductor de presiune primar, care include un element sensibil - un receptor de presiune, circuite secundare de procesare a semnalului, diverse părți ale corpului, inclusiv cele pentru conectarea ermetică a senzorului cu obiectul și protecția împotriva influențelor externe și un semnal de informare. dispozitiv de ieșire. Principalele diferențe ale unor dispozitive față de altele sunt limitele de măsurare, intervalele dinamice și de frecvență, acuratețea înregistrării presiunii, condițiile de funcționare admise, caracteristicile de greutate și dimensiune, care depind de principiul conversiei presiunii într-un semnal electric: tensiometru , piezoresistiv, capacitiv. , inductiv, rezonant, de ionizare, piezoelectric și altele.
Elementele sensibile ale senzorilor se bazează pe principiul modificării rezistenței în timpul deformării extensometrelor , lipite de un element elastic, care este deformat sub presiune.
Bazat pe elemente de detectare integrate din siliciu monocristal. Traductoarele din siliciu sunt foarte sensibile datorită modificării rezistivității de volum a semiconductorului în timpul deformării la presiune.
Pentru a măsura presiunea mediilor curate, neagresive, se folosesc așa-numitele soluții Low cost - soluții bazate pe utilizarea elementelor sensibile fie fără protecție, fie cu protecție gel siliconic.
Pentru a măsura mediile agresive și majoritatea aplicațiilor industriale, se folosește un traductor de presiune într-o carcasă metal-sticlă etanșată, cu o diafragmă de separare din oțel inoxidabil, care transmite presiunea mediului măsurat printr-un fluid siliconic.
„Inima” senzorului de presiune este celula capacitivă. Metoda capacitivă se bazează pe dependența modificării capacității electrice dintre plăcile condensatorului și membrana de măsurare de presiunea aplicată. Principalul avantaj al metodei capacitive este protecția împotriva suprasarcinii (în caz de suprasarcină, membrana se află pe pereții „plăcii” condensatorului, fără a fi deformată pentru o lungă perioadă de timp, când suprasarcina este îndepărtată, membrana își restabilește forma originală, în timp ce calibrarea suplimentară a senzorului nu este necesară), este asigurată și o stabilitate ridicată a parametrilor metrologici.caracteristici, reducând influența erorii de temperatură datorită volumului mic de fluid de umplere direct în celulă.
Metoda se bazează pe o modificare a frecvenței de rezonanță a unui element elastic oscilant atunci când acesta este deformat prin forță sau presiune. Aceasta explică stabilitatea ridicată a senzorilor și caracteristicile ridicate de ieșire ale dispozitivului.
Dezavantajele includ caracteristica individuală a conversiei presiunii, un timp de răspuns semnificativ, incapacitatea de a măsura în medii agresive fără a pierde acuratețea citirilor instrumentului.
Pe baza înregistrării curenților turbionari (curenți Foucault) . Elementul de detectare este format din două bobine izolate una de cealaltă printr-un ecran metalic. Transmițătorul măsoară deplasarea diafragmei în absența contactului mecanic. Un semnal electric de curent alternativ este generat în bobine astfel încât bobinele să fie încărcate și descărcate la intervale regulate. Când membrana este deviată, se creează un curent în bobina principală fixă, ceea ce duce la o modificare a inductanței sistemului. Deplasarea caracteristicilor bobinei principale face posibilă transformarea presiunii într-un semnal standardizat, în parametrii săi direct proporționali cu presiunea aplicată.
Se bazează pe principiul înregistrării fluxului de particule ionizate. Analogicele sunt diode de lampă.
Lampa este echipată cu doi electrozi: un catod și un anod, precum și un încălzitor. În unele lămpi, aceasta din urmă este absentă, ceea ce se datorează utilizării unor materiale mai avansate pentru electrozi.
Avantajul unor astfel de lămpi este capacitatea de a înregistra presiune scăzută - până la vid profund cu precizie ridicată. Cu toate acestea, trebuie luat în considerare cu strictețe faptul că astfel de dispozitive nu pot fi operate dacă presiunea din cameră este apropiată de cea atmosferică. Prin urmare, astfel de traductoare trebuie combinate cu alți senzori de presiune, de exemplu, cei capacitivi. Dependența semnalului de presiune este logaritmică .
Se bazează pe efectul piezoelectric direct , în care elementul piezoelectric generează un semnal electric proporțional cu forța sau presiunea care acționează asupra acestuia. Traductoarele piezoelectrice sunt utilizate pentru a măsura presiunile acustice și de impuls care se schimbă rapid, au game dinamice și de frecvență largi, sunt ușoare și mici, foarte fiabile și pot fi utilizate în condiții dure de operare.
Semnalele de la senzorii de presiune pot fi fie cu schimbare lentă, fie cu schimbare rapidă. În primul caz, spectrul lor se află în regiunea frecvențelor joase. Pentru a digitiza un astfel de semnal cu o precizie ridicată, este necesar să suprimați partea de înaltă frecvență a spectrului, care constă în întregime din zgomot. Acest lucru este valabil mai ales în mediile industriale.
ADC -urile integratoare sunt utilizate în special pentru introducerea semnalelor care se schimbă lent . Ele nu măsoară valoarea instantanee a semnalului (care se modifică sub influența interferenței), ci integrează funcția semnalului într-o anumită perioadă de timp, care este evident mai mică decât constanta de timp a proceselor care au loc în mediul controlat, dar evident mai mult decât perioada de interferență cu cea mai joasă frecvență. ADC-urile integratoare sunt produse de multe companii străine ( Texas Instruments , Analog Devices , etc.).
Pentru a măsura presiuni variabile, se folosesc senzori cu un semnal de ieșire analogic, de exemplu, 0-20, 4-20 mA și 0-5, 0,4-2 V.
Senzorii piezoelectrici sunt utilizați pentru a măsura procesele care se schimbă rapid în intervalul de frecvență de la unități de Hz la sute de kHz.
Spre deosebire de un senzor de presiune, un manometru este un dispozitiv conceput pentru a măsura (și nu doar a converti) presiunea. Într-un manometru, citirile instrumentului depind de presiune, care poate fi citită de pe scară, afișaj sau dispozitiv similar.