Con el progreso de la tecnología de automatización, en equipos industriales, además de manómetro de columna de líquido, manómetro flexible.
Actualmente más es el uso de transmisores de presión y sensores que se pueden convertir en señales eléctricas.
Entonces, ¿cómo estos transmisores y sensores de presión convierten las señales de presión en señales eléctricas?
¿Cuáles son las características de los diferentes métodos de conversión?
Sensores de presión piezoeléctricos
Basándose en el efecto piezoeléctrico, la presión a medir se convierte en electricidad utilizando componentes eléctricos y otra maquinaria.
Se trata de un instrumento de medición de precisión que puede utilizarse para realizar mediciones.
Por ejemplo, muchos transmisores de presión y sensores de presión.
Los sensores piezoeléctricos no se pueden utilizar en mediciones estáticas, la razón es la carga después de la fuerza externa.
Cuando el bucle tiene una resistencia de entrada infinita, se puede guardar.
Este no es el caso en la práctica.
Por lo tanto, los sensores piezoeléctricos sólo pueden utilizarse para mediciones dinámicas.
Los principales materiales piezoeléctricos son: fosfato de dihidrógeno, tartrato sódico de potasio y cuarzo.
El efecto piezoeléctrico se encuentra en el cuarzo.
Cuando cambia la tensión, el campo eléctrico cambia muy poco.
A continuación, otros cristales piezoeléctricos sustituyeron al cuarzo.
El tartrato sódico de potasio, que tiene un gran coeficiente piezoeléctrico y sensibilidad piezoeléctrica.
Sin embargo, sólo puede utilizarse en interiores, donde la humedad y la temperatura son bajas.
El fosfato de dihidrógeno es un cristal artificial que puede utilizarse en entornos con una humedad y una temperatura muy elevadas.
Por lo tanto, tiene una amplia gama de aplicaciones.
Con el desarrollo de la tecnología, el efecto piezoeléctrico también se ha aplicado a los policristales.
Por ejemplo, las cerámicas piezoeléctricas, las cerámicas piezoeléctricas de ácido niobio-magnesio, las cerámicas piezoeléctricas a base de niobato y las cerámicas piezoeléctricas de titanato de bario, etc.
Los sensores que funcionan según el principio del efecto piezoeléctrico son sensores de conversión electromecánica y de autogeneración.
Su elemento sensible está hecho de material piezoeléctrico.
Y cuando el material piezoeléctrico se somete a una fuerza externa, se forma una carga eléctrica en su superficie.
La carga se amplifica mediante un amplificador de carga, un circuito de medición y una conversión de impedancia.
La carga se convierte en una salida eléctrica proporcional a la fuerza aplicada.
Se utiliza para medir fuerzas y magnitudes físicas no eléctricas que pueden convertirse en fuerzas, como:
aceleración y presión.
Tiene muchas ventajas:
Es ligero, fiable, muy sencillo, tiene una elevada relación señal/ruido, alta sensibilidad y un amplio rango de frecuencias, por nombrar algunas.
Pero también tiene algunos inconvenientes:
Algunos de los materiales de la tensión son antihumedad, por lo que es necesario tomar una serie de medidas antihumedad.
La respuesta de la corriente de salida es pobre.
Para compensar esto y hacer que el instrumento funcione mejor, se utilizan amplificadores de carga o circuitos de alta impedancia de entrada.
Sensores de presión piezoresistivos
Se basa principalmente en el efecto piezoresistivo (efecto piezorresistivo).
El efecto piezoresistivo se utiliza para describir el cambio en la resistencia eléctrica de un material cuando se somete a una tensión mecánica.
A diferencia del efecto piezoeléctrico descrito anteriormente, el efecto piezoresistivo sólo produce un cambio en la impedancia y no produce una carga eléctrica.
Se ha descubierto que la mayoría de los materiales metálicos y semiconductores tienen un efecto piezoresistivo.
El efecto piezoresistivo es mucho mayor en los materiales semiconductores que en los metales.
Dado que el silicio es el pilar de los circuitos integrados actuales, el uso de componentes piezorresistivos fabricados con silicio tiene mucho sentido.
El cambio de resistencia no sólo se debe a la deformación geométrica relacionada con la tensión.
También procede de la resistencia relacionada con la tensión del propio material, que hace que el factor de grado sea cientos de veces mayor que el de los metales.
El cambio en la resistencia del silicio tipo N se debe principalmente a la redistribución de portadores entre los valles de la banda de conducción de diferente movilidad causada por el desplazamiento de sus tres pares de valles de la banda de conducción.
Esto da lugar a un cambio en la movilidad de los electrones en diferentes direcciones de flujo.
La segunda se debe al cambio en la masa efectiva asociada al cambio en la forma de los valles de la banda de conducción.
En el silicio tipo P, este fenómeno se vuelve más complejo y también da lugar a cambios en la masa efectiva y en las transiciones de huecos.
