ความสัมพันธ์ระหว่างเซ็นเซอร์ความดันไพโซรีซีฟและเอาต์พุต

เซ็นเซอร์ความดัน Piezoresistive เป็นเซ็นเซอร์ความดันประเภทหนึ่งที่ใช้เอฟเฟกต์ Piezoresistive ในการวัดความดัน เอฟเฟกต์พายโซรีซิสทีฟหมายถึงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุเมื่ออยู่ภายใต้ความเครียดทางกลหรือการเสียรูป ในเซ็นเซอร์ความดันพายโซรีซิสทีฟ โดยทั่วไปจะใช้ไดอะแฟรมหรือเมมเบรนในการแปลงแรงดันที่ใช้ไปเป็นการเปลี่ยนรูปเชิงกล ซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานขององค์ประกอบพายโซรีซิสตีฟ

ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและเอาต์พุตสำหรับเซ็นเซอร์ความดันแบบพายโซรีซิสทีฟได้รับอิทธิพลจากการออกแบบและคุณสมบัติของวัสดุของเซ็นเซอร์ ภาพรวมของความสัมพันธ์ทั่วไปมีดังนี้:

1. ความสัมพันธ์ตามสัดส่วนโดยตรง:

ในเซ็นเซอร์แรงดันเพียโซรีซิสทีฟส่วนใหญ่ มีความสัมพันธ์โดยตรงและเป็นเส้นตรงระหว่างแรงดันที่ใช้กับการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานไฟฟ้า เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ไดอะแฟรมหรือเมมเบรนของเซนเซอร์จะเกิดการเสียรูป ส่งผลให้องค์ประกอบพายโซรีซิสทีฟเกิดความเครียด ความเครียดนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความต้านทาน และการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นสัดส่วนกับแรงกดที่ใช้ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานสามารถวัดได้โดยใช้วงจรบริดจ์วีทสโตนหรือวิธีการปรับสภาพสัญญาณอื่นๆ

2. การกำหนดค่าสะพานวีทสโตน:

เซ็นเซอร์แรงดันพายโซรีซิสทีฟมักใช้วงจรสะพานวีทสโตนเพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานได้อย่างแม่นยำ วงจรบริดจ์ประกอบด้วยองค์ประกอบไพโซรีซิสทีฟหลายองค์ประกอบ ซึ่งบางส่วนต้องอยู่ภายใต้ความเครียดที่เกิดจากแรงดัน ในขณะที่องค์ประกอบอื่นๆ ไม่ได้รับความเครียด การเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานระหว่างองค์ประกอบที่ตึงและไม่ตึงนั้นใช้เพื่อสร้างแรงดันเอาต์พุตที่เป็นสัดส่วนกับแรงดันที่ใช้

3.การปรับสภาพสัญญาณเอาท์พุต:

โดยทั่วไปเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ความดันพายโซรีซิสทีฟจะเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าแบบอะนาล็อก แรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานและผลที่ตามมาคือแรงดันที่ใช้ วงจรปรับสภาพสัญญาณอาจใช้เพื่อขยาย กรอง และปรับเทียบสัญญาณเอาท์พุตเพื่อให้ได้การอ่านค่าแรงดันที่แม่นยำ

4.การสอบเทียบ:

เนื่องจากความคลาดเคลื่อนในการผลิตและความแปรผันในคุณสมบัติของเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์ความดันพายโซรีซิสทีฟจึงมักต้องมีการสอบเทียบเพื่อให้แน่ใจว่าการวัดความดันแม่นยำ การสอบเทียบเกี่ยวข้องกับการกำหนดความสัมพันธ์ที่แน่นอนระหว่างแรงดันเอาต์พุตของเซ็นเซอร์กับแรงดันจริงที่ใช้ การสอบเทียบนี้สามารถทำได้โดยการทดสอบและการเปรียบเทียบกับมาตรฐานอ้างอิง

โดยสรุป ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและเอาท์พุตสำหรับเซ็นเซอร์ความดันไพโซรีซิสทีฟ โดยทั่วไปจะเป็นเชิงเส้นและเป็นสัดส่วน เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ความต้านทานของเซ็นเซอร์จะเปลี่ยนไป ส่งผลให้แรงดันไฟขาออกเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย การกำหนดค่าสะพานวีทสโตนและการปรับสัญญาณมีบทบาทสำคัญในการแปลงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานให้เป็นการวัดความดันที่ใช้งานได้และแม่นยำ