Pietsoresistiiviset paineanturit ovat paineantureiden tyyppi, joka käyttää pietsoresistiivistä vaikutusta paineen mittaamiseen. Pietsoresistiivisellä vaikutuksella tarkoitetaan materiaalin sähkövastuksen muutosta, kun se altistetaan mekaaniselle rasitukselle tai muodonmuutokselle. Pietsoresistiivisissä paineantureissa käytetään tyypillisesti kalvoa tai kalvoa muuttamaan kohdistettu paine mekaaniseksi muodonmuutokseksi, mikä puolestaan aiheuttaa muutoksia pietsoresistiivisten elementtien resistanssissa.
Pietsoresistiivisen paineanturin paineen ja tehon väliseen suhteeseen vaikuttavat anturin rakenne ja materiaaliominaisuudet. Tässä on yleiskatsaus yleiseen suhteeseen:
1. Suora suhteellinen suhde:
Useimmissa pietsoresistiivisissä paineantureissa on suora ja lineaarinen suhde kohdistetun paineen ja sähkövastuksen muutoksen välillä. Paineen kasvaessa anturin kalvo tai kalvo muuttuu, mikä aiheuttaa pietsoresistiivisten elementtien rasitusta. Tämä jännitys johtaa muutokseen vastuksessa, ja tämä muutos on verrannollinen käytettyyn paineeseen. Resistanssin muutos voidaan mitata käyttämällä Wheatstonen siltapiiriä tai muita signaalinkäsittelymenetelmiä.
2. Wheatstone Bridgen kokoonpano:
Pietsoresistiiviset paineanturit käyttävät usein Wheatstonen siltapiiriä resistanssin muutoksen mittaamiseen tarkasti. Siltapiiri koostuu useista pietsoresistiivisistä elementeistä, joista osa on alttiina paineen aiheuttamalle rasitukselle, kun taas toiset eivät. Jänniteisten ja jännittämättömien elementtien välistä vastuksen eroa käytetään tuottamaan ulostulojännite, joka on verrannollinen kohdistettuun paineeseen.
3. Lähtösignaalin säätö:
Pietsoresistiivisen paineanturin lähtö on tyypillisesti analoginen jännitesignaali. Jännitelähtö vastaa resistanssin muutosta ja siten kohdistettua painetta. Signaalinkäsittelypiiriä voidaan käyttää ulostulosignaalin vahvistamiseen, suodattamiseen ja kalibroimiseen tarkkojen painelukemien saamiseksi.
4. Kalibrointi:
Valmistustoleranssien ja anturin ominaisuuksien vaihtelujen vuoksi pietsoresistiiviset paineanturit vaativat usein kalibroinnin tarkkojen painemittausten varmistamiseksi. Kalibroinnissa määritetään tarkka suhde anturin lähtöjännitteen ja todellisen paineen välillä. Tämä kalibrointi voidaan saavuttaa testaamalla ja vertaamalla vertailustandardiin.
Yhteenvetona voidaan todeta, että pietsoresistiivisen paineanturin paineen ja lähdön välinen suhde on tyypillisesti lineaarinen ja verrannollinen. Paineen kasvaessa anturin vastus muuttuu, mikä johtaa vastaavaan muutokseen lähtöjännitteessä. Wheatstonen siltakonfiguraatiolla ja signaalin ehdolla on tärkeä rooli vastuksen muutosten muuntamisessa käyttökelpoiseksi ja tarkaksi painemittaukseksi.
Postitusaika: 06.09.2023