ทรานสดิวเซอร์แรงดันและตัวส่งสัญญาณแรงดัน
เซ็นเซอร์คือการแปลงปริมาณทางกายภาพที่จะวัดเป็นปริมาณทางกายภาพอื่นที่สามารถอ่านและประมวลผลได้ ในการควบคุมสมัยใหม่ ปริมาณทางกายภาพนี้เป็นสัญญาณไฟฟ้า เครื่องส่งจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าหลักของเซ็นเซอร์เป็นสัญญาณไฟฟ้ามาตรฐาน เช่น สัญญาณกระแสไฟ 4 -- 20mA, 0 -- 20mA, สัญญาณแรงดันไฟฟ้าของ 0 -- 10V, {{3} }วี เซ็นเซอร์ความดันหลักคือการเปลี่ยนแปลงสัญญาณมิลลิโวลต์ที่เกิดจากแรงดัน หากเซ็นเซอร์มีวงจรขยายและปรับรูปร่างเพื่อส่งสัญญาณกระแสหรือแรงดันมาตรฐาน เซ็นเซอร์ดังกล่าวสามารถเรียกได้ว่าเป็นเครื่องส่งแรงดัน ชื่อของตัวส่งสัญญาณแรงดันสัมพันธ์กับเซ็นเซอร์แรงดันเริ่มต้นซึ่งส่งสัญญาณมิลลิโวลต์ เซ็นเซอร์ความดันที่ทันสมัยส่วนใหญ่มีเอาต์พุตสัญญาณมาตรฐานโดยตรง ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะรวมเซ็นเซอร์ความดันปัจจุบันและเครื่องส่งสัญญาณความดัน
หลักการ
เซ็นเซอร์ความดันที่เรามักใช้นั้นส่วนใหญ่ทำจากเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก
อย่างที่เราทราบ คริสตัลเป็นแบบแอนไอโซทรอปิก ในขณะที่อสัณฐานคือไอโซโทรปิก เมื่อตัวกลางคริสตัลบางตัวเสียรูปโดยแรงเชิงกลตามทิศทางที่กำหนด เอฟเฟกต์โพลาไรซ์จะเกิดขึ้น เมื่อแรงทางกลถูกเอาออก มันจะกลับสู่สถานะไม่มีประจุอีกครั้ง นั่นคือ เมื่ออยู่ภายใต้ความกดดัน ผลึกบางชนิดอาจสร้างเอฟเฟกต์ไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่าเอฟเฟกต์โพลาไรเซชัน จากผลดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเซ็นเซอร์ความดัน
วัสดุเพียโซอิเล็กทริกหลักที่ใช้ในเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก ได้แก่ ควอตซ์ โพแทสเซียมโซเดียมทาร์เทรต และไดไฮโดรแอมโมเนียมฟอสเฟต ในหมู่พวกเขาควอตซ์ (ซิลิกอนไดออกไซด์) เป็นคริสตัลธรรมชาติ พบเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกในคริสตัลนี้ ภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด คุณสมบัติของเพียโซอิเล็กทริกจะมีอยู่เสมอ แต่นอกเหนือจากช่วงนี้ คุณสมบัติของเพียโซอิเล็กทริกจะหายไปอย่างสมบูรณ์ (อุณหภูมิสูงนี้เรียกว่า "จุดคิวรี") เนื่องจากสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตามการเปลี่ยนแปลงของความเค้น (นั่นคือ สัมประสิทธิ์เพียโซอิเล็กทริกค่อนข้างต่ำ) ควอตซ์จึงค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยผลึกเพียโซอิเล็กทริกอื่นๆ โพแทสเซียมโซเดียมทาร์เทรตมีความไวต่อ piezoelectric และสัมประสิทธิ์ piezoelectric ที่ดีเยี่ยม แต่สามารถใช้ได้เฉพาะที่อุณหภูมิห้องและความชื้นต่ำเท่านั้น ไดไฮโดรแอมโมเนียมฟอสเฟตเป็นผลึกเทียมซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและความชื้นค่อนข้างสูง
มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย
ในปัจจุบัน เพียโซอิเล็กทริกเอฟเฟกต์ยังใช้กับโพลีคริสตัล เช่น เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกในปัจจุบัน รวมถึงเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกแบเรียมไททาเนต, PZT, เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกไนโอเบต, เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกแมกนีเซียมไนโอเบต และอื่นๆ
เพียโซอิเล็กทริกเอฟเฟกต์เป็นหลักการทำงานหลักของเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก ไม่สามารถใช้เซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกสำหรับการวัดแบบสถิตได้ เนื่องจากประจุหลังจากถูกกระทำโดยแรงภายนอกสามารถบันทึกได้ก็ต่อเมื่อวงจรมีอิมพีแดนซ์อินพุตไม่จำกัดเท่านั้น ในทางปฏิบัติไม่เป็นเช่นนั้น ดังนั้นเซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกจึงสามารถวัดความเค้นแบบไดนามิกได้เท่านั้น
เซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกส่วนใหญ่จะใช้ในการวัดความเร่ง ความดัน และแรง เครื่องวัดความเร่งแบบเพียโซอิเล็กทริกเป็นเครื่องวัดความเร่งทั่วไป รุ่นอรรถประโยชน์มีข้อดีของโครงสร้างที่เรียบง่าย ปริมาณน้อย น้ำหนักเบา อายุการใช้งานยาวนาน ฯลฯ เครื่องวัดความเร่งแบบพายโซอิเล็กทริกมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกของเครื่องบิน รถยนต์ เรือ สะพาน และอาคาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการบินและ เขตข้อมูลการบินและอวกาศ เซ็นเซอร์ Piezoelectric ยังใช้ในการวัดความดันการเผาไหม้ภายในและระดับสุญญากาศของเครื่องยนต์ได้อีกด้วย นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในอุตสาหกรรมการทหาร เช่น วัดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันเจาะและแรงดันคลื่นกระแทกที่ปากกระบอกปืนในขณะที่กระสุนถูกยิงเข้าไปในรู ใช้วัดแรงกดทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก
เซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดทางชีวการแพทย์ ตัวอย่างเช่น ไมโครโฟนสายสวนหัวใจห้องล่างทำมาจากเซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริก เนื่องจากการวัดความดันไดนามิกเป็นเรื่องปกติ เซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย
