圧力センサの動作原理と応用

現在の圧電効果は、チタン酸バリウム圧電セラミックス、ジルコニウムチタン酸鉛、ニオブ酸塩系圧電セラミックス、ニオブマグネシウム酸鉛圧電セラミックスなど。
実際の状況はそうではないので、圧電センサは動的な応力しか測定できないことになります。
圧電センサは主に加速度、圧力、力などの測定に用いられる。圧電式加速度センサは一般的な加速度計である。構造が簡単で、体積が小さく、軽量で、使用寿命が長いなどの優れた特徴がある。圧電式加速度センサは航空機、自動車、船舶、橋梁、建築の振動と衝撃測定に広く応用されており、特に航空分野ではさらに特殊な地位を持っている。圧電式センサは、エンジン内部の燃焼圧力の測定と真空度の測定にも使用することができる。産業用にも使用でき、例えばそれを用いて測定することもできます

圧力センサは工業実践においてzuiが常用するセンサであり、それは各種の工業自己制御環境に広く応用され、水利水力発電、鉄道交通、知能建築、生産自己制御、天、石化、油井、電力、船舶、工作機械、配管などの多くの業界に関連し、以下に簡単にいくつかの常用センサ原理とその応用を紹介する。
　　1、歪みゲージ圧力センサの原理と応用
しかし、応用されているのは圧力抵抗式圧力センサで、それは非常に低い価格と高い精度と比較的に良い線形特性を持っている。このようなセンサーを主に紹介します。
解圧抵抗式力センサの場合、まず抵抗歪みシートという素子を認識してみましょう。抵抗歪みシートは、被測定体上の歪み変化を電気信号に変換する感受性デバイスである。これは圧力抵抗式歪みセンサの主要な構成部分の一つである。抵抗歪みシートにzuiを適用することが多いのは、金属抵抗歪みシートと半導体歪みシートの2種類。金属抵抗歪シートにはまた、糸状歪シートと金属箔状歪シートの2種類がある。通常、歪シートを特殊な接着剤で力学的歪を発生する基体に密着させ、基体の受力に応力変化が発生すると、抵抗歪シートも一緒に歪を発生させ、歪シートの抵抗値を変化させ、抵抗に印加される電圧を変化させる。このような歪みシートは、力を受けたときに生じる抵抗値の変化が一般的には小さく、一般的にこの歪みシートは歪みブリッジを構成し、後続のメータ増幅器を介して増幅され、処理回路（通常はA/D変換と中央プロセッサ)を表示または実行します。
金属抵抗ひずみシートの内部構造
抵抗歪みシートは、基材、金属歪みワイヤ又は歪み箔、絶縁保護シート及び引出線等の部分からなる。異なる用途に応じて、抵抗歪みシートの抵抗値は設計者によって設計することができるが、抵抗の値取り範囲は注意しなければならない：抵抗値が小さすぎて、必要な駆動電流が大きすぎて、同時に歪みシートの発熱によって自身の温度が高すぎて、異なる環境で使用して、歪みシートの抵抗値を変化させすぎて、出力零点ドリフトが明らかで、ゼロ調整回路が複雑すぎる。抵抗が大きすぎて、インピーダンスが高すぎて、外界の電磁力に抵抗するのは比較的に悪いです。一般的には数十欧州から数十千欧州程度である。
抵抗ゲージの動作原理
金属抵抗歪みシートの動作原理は、基材に吸着した歪み抵抗が機械的歪みに伴って抵抗値変化を起こす現象であり、通称抵抗歪み効果と呼ばれる。金属導体の抵抗値は次の式で表される：
cm2/m）
S導体の断面積（cm2）
ワイヤひずみ抵抗を例にとると、ワイヤが外力によって作用されると、その長さと断面積が変化し、上式から容易にわかるように、その抵抗値が変化し、ワイヤが外力によって伸長されると、その長さが増加し、断面積が減少すると、抵抗値が増大する。ワイヤが外力によって圧縮されると、長さが減少し断面が増加し、抵抗値が減少する。抵抗に印加される変化（通常は抵抗の両端の電圧を測定する）を測定すれば、歪みワイヤの歪みが得られる。
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腐食に抵抗するセラミック圧力センサは液体の伝達がなく、圧力は直接セラミックフィルムの前面に作用し、フィルムに微小な変形を発生させ、厚膜抵抗はセラミックフィルムの裏面に印刷され、ホイートストンブリッジ（閉橋）に接続され、バリスタの圧力抵抗効果により、ブリッジに圧力に比例する高度に線形で、励起電圧にも比例する電圧信号を発生させ、標準的な信号は圧力レンジの違いにより2.0/3.0/3.3 mV/Vなど、歪み式センサーと互換性があります。レーザー標定により、センサーは高い温度安定性と時間安定性を持ち、センサーは温度補償を持参する0～70℃であり、ほとんどの媒体と直接接触することができる。
セラミックスは*の高弾性、耐腐食、耐摩耗、耐衝撃、振動の材料である。-40～135℃であり、しかも測定の高精度、高安定性を有する。電気絶縁度>2kV、出力信号が強く、安定性が良い。高特性、低価格のセラミックセンサは圧力センサの発展方向であり、欧米諸国では他のタイプのセンサに全面的に代替する傾向があり、中国でも拡散シリコン圧力センサの代わりにセラミックセンサを使用するユーザーが増えている。
　　3、拡散シリコン圧力センサーの原理と応用
動作原理
測定された媒体の圧力はセンサの膜片（ステンレス鋼またはセラミックス）に直接作用し、膜片に媒体圧力に比例する微小変位を発生させ、センサの抵抗値を変化させ、電子線でこの変化を検出し、この圧力に対応する標準測定信号を変換出力する。
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ひずみ抵抗式の動作原理を利用して、シリコンを採用する-サファイアは半導体感受性素子としての計量特性を持っている。
サファイア系は単結晶絶縁体元素からなり、ヒステリシス、疲労、クリープ現象が発生しない、サファイアは非常に優れた弾性と絶縁特性を持っている（1000 OC内）であるため、シリコンを利用する-サファイア製の半導体感受性素子は、温度変化に敏感ではなく、高温条件下でも良好な動作特性を持っている、サファイアの放射線抵抗特性*、-サファイア半導体センサ、なしp-nドリフト、そのため、製造プロセスを根本的に簡略化し、再現性を高め、高歩留まりを確保した。
シリコン-サファイア半導体感受性素子製の圧力センサとトランスミッタは、zuiの劣悪な動作条件下で正常に動作し、信頼性が高く、精度が良く、温度誤差が極めて小さく、性価比が高い。
表圧圧力センサとトランスミッタは二重膜シートから構成されている：チタン合金測定膜シートとチタン合金受信膜シート。ヘテロエピタキシャル歪み感受性ブリッジ回路が印刷されたサファイアシートは、チタン合金測定膜シートに溶接されている。測定された圧力は受信膜に伝達される（受信膜と測定膜との間はロッドで強固に連結される）。圧力によってチタン合金受容膜片に歪みが生じ、この歪みはシリコン-
センサの回路は、歪ブリッジ回路の電力供給を保証し、歪ブリッジのアンバランス信号を統一的な電気信号出力（0-5，4-20mAまたは0-5V）。絶圧圧力センサ及びトランスミッタにおいて、サファイアシートは、セラミックベースガラス半田と接続され、弾性要素の役割を果たし、測定された圧力を歪みシートの歪みに変換し、それによって圧力測定の目的を達成する。
　　5、圧電圧力センサの原理と応用
圧電センサに主に用いられる圧電材料としては、石英、酒石酸カリウムナトリウム、リン酸ジヒドロアミンが挙げられる。その中で石英（シリカ）は天然結晶であり、圧電効果はこの結晶の中で発見され、一定の温度範囲内で圧電特性はずっと存在していたが、温度がこの範囲を超えた後、圧電特性*は消失した（この高温はいわゆる「居里点」である）。酒石酸カリウムナトリウムは大きな圧電感度と圧電係数を持っているが、室温と湿度が比較的低い環境でしか応用できない。リン酸ジヒドロアミンは人工結晶であり、高温とかなり高い湿度に耐えられるため、広く応用されている。