فرستنده های فشار یکی از شایع ترین انواع سنسورها هستند که در کنترل اتوماسیون صنعتی استفاده می شوند.نوع ظرفیت و نوع رزونانس سیلیکون تک کریستال سه نوع اصلی دارند.، هرکدام با اصول کار منحصر به فرد خود، مزایا و معایب و سناریوهای کاربرد
فرستنده فشار پیزورسیستیو
اصل کار
فرستنده های فشار پیزورسیستیو از اثر پیزورسیستیو تک کریستال یا پلی سیلیکون برای تبدیل تغییر شکل مکانیکی ناشی از فشار به سیگنال های الکتریکی استفاده می کنند:
1فشار روی دیافراگم حسگر عمل می کند و دیافراگم به انحراف لاستیکی تبدیل می شود.
2عنصر پیزورسیستیو (مقاوم) در دیافراگم با توجه به نیرویی که به آن وارد می شود، ارزش مقاومت خود را تغییر می دهد.
3تغییر مقاومت به یک سیگنال ولتاژ از طریق پل Wheatstone تبدیل می شود و سیگنال الکتریکی خروجی متناسب با فشار است.
مزایا:
1دقت بالا
2ساختار ساده و هزینه کم
3سرعت پاسخ سریع، مناسب برای اندازه گیری فشار پویا.
معایب:
1به درجه حرارت حساس است و نیاز به جبران درجه حرارت دارد.
2. به لرزش مکانیکی حساسه
3ثبات کلی در دراز مدت، حرکت بزرگ.
سناریوی کاربرد
• اندازه گیری فشار مایعات، گاز ها و بخارها
• کاربردهای مهندسی گسترده، مانند تجهیزات تصفیه آب، فشار روغن خودرو، سیستم های خنک کننده و غیره
فرستنده فشار ظرفیت
اصل کار
فرستنده فشار ظرفی از فشار برای ایجاد تغییر ظرفیت استفاده می کند:
1فشار روی دیافراگم فلزی یا غیر فلزی عمل می کند و باعث تغییر انعطاف پذیری دیافراگم می شود.
2دیافراگم و الکترود ثابت یک خازن متغیر را تشکیل می دهند و تغییر فشار باعث تغییر مقدار خازن می شود.
3تغییر ظرفیت به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود و سیگنال خروجی متناسب با فشار است.
مزایا:
1حساسیت بالا، به ویژه برای اندازه گیری فشار کوچک مناسب است.
2. اثر دمای پایین، ثبات طولانی مدت خوب
3مناسب برای اندازه گیری فشار بالا و پایین.
معایب:
1حساس به ناخالصی ها، رطوبت و سایر محیط ها، نیاز به درمان خاص دارد.
2پردازش سیگنال پیچیده است و هزینه نسبتا بالا است.
3سرعت پاسخ کمی آهسته تر از نوع piezoresistive است.
سناریوی کاربرد
• سناریوهای دقیق، مانند فشار هوا پزشکی، تجهیزات پردازش مواد غذایی.
• دمای بالا، فشار بالا، شرایط بسیار خوردنی، مانند صنایع شیمیایی و نفتی.
فرستنده فشار رزونانس سیلیکون تک کریستال
اصل کار
فرستنده فشار رزونانس سیلیکون تک کریستال از اصل تغییر فرکانس رزونانس در سیلیکون تک کریستال استفاده می کند:
1ريزوناتورها بر روي مونوکريستالين سيليکوني پردازش مي شوند.
2فشار باعث تغییر شکل دیافراگم می شود و در نتیجه تغییر فشار در رزوناتور رخ می دهد.
3. تغییر فشار باعث تغییر فرکانس لرزش رزوناتور می شه
4بعد از اندازه گیری تغییر فرکانس رزونانس، مقدار فشار را از طریق الگوریتم محاسبه کنید.
مزایا:
1دقت بالا
2ثبات طولانی مدت خوب، حرکت کوچک، مناسب برای اندازه گیری طولانی مدت.
3توانایی قوی ضد تداخل، حساس به تداخل الکترومغناطیسی و محیط زیست.
4مناسب برای دمای بالا، فشار بالا و محیط خشن.
معایب:
1. هزینه تولید بالا و قیمت بالا
2سرعت پاسخ کمی آهسته است، مناسب برای اندازه گیری استاتیک یا شبه پویا.
3طراحی و کالیبراسیون پیچیده
سناریوی کاربرد
کاربردهایی که نیاز به دقت و قابلیت اطمینان بالایی دارند، مانند لوله های نفت و گاز، اندازه گیری فشار هوافضا.
• تجهیزات سنجش و تحقیقات
