Piëzoresistieve druksensoren zijn een type druksensor die het piëzoresistieve effect gebruikt om de druk te meten.Het piëzoresistieve effect verwijst naar de verandering in elektrische weerstand van een materiaal wanneer het wordt blootgesteld aan mechanische spanning of vervorming.Bij piëzoresistieve druksensoren wordt doorgaans een diafragma of membraan gebruikt om de uitgeoefende druk om te zetten in mechanische vervorming, wat op zijn beurt veranderingen in de weerstand van piëzoresistieve elementen veroorzaakt.
De relatie tussen druk en output voor een piëzoresistieve druksensor wordt beïnvloed door het ontwerp en de materiaaleigenschappen van de sensor.Hier is een overzicht van de algemene relatie:
1. Direct proportioneel verband:
Bij de meeste piëzoresistieve druksensoren bestaat er een directe en lineaire relatie tussen de uitgeoefende druk en de verandering in elektrische weerstand.Naarmate de druk toeneemt, ondergaat het diafragma of membraan van de sensor vervorming, waardoor de piëzoresistieve elementen spanning ondervinden.Deze spanning leidt tot een verandering in weerstand, en deze verandering is evenredig met de uitgeoefende druk.De verandering in weerstand kan worden gemeten met behulp van een Wheatstone-brugcircuit of andere signaalconditioneringsmethoden.
2. Wheatstone-brugconfiguratie:
Piëzoresistieve druksensoren maken vaak gebruik van een Wheatstone-brugcircuit om de verandering in weerstand nauwkeurig te meten.Het brugcircuit bestaat uit meerdere piëzoresistieve elementen, waarvan sommige onderhevig zijn aan drukgeïnduceerde spanning, terwijl andere dat niet zijn.De differentiële verandering in weerstand tussen de gespannen en ongespannen elementen wordt gebruikt om een uitgangsspanning te genereren die evenredig is met de uitgeoefende druk.
3. Uitgangssignaalconditionering:
De uitvoer van een piëzoresistieve druksensor is doorgaans een analoog spanningssignaal.De uitgangsspanning komt overeen met de verandering in weerstand en bijgevolg met de uitgeoefende druk.Signaalconditioneringscircuits kunnen worden gebruikt om het uitgangssignaal te versterken, filteren en kalibreren om nauwkeurige drukmetingen te verkrijgen.
4. Kalibratie:
Vanwege fabricagetoleranties en variaties in sensoreigenschappen vereisen piëzoresistieve druksensoren vaak kalibratie om nauwkeurige drukmetingen te garanderen.Kalibratie omvat het bepalen van de exacte relatie tussen de uitgangsspanning van de sensor en de werkelijke druk die wordt uitgeoefend.Deze kalibratie kan worden bereikt door testen en vergelijking met een referentiestandaard.
Samenvattend is de relatie tussen druk en output voor een piëzoresistieve druksensor doorgaans lineair en proportioneel.Naarmate de druk toeneemt, verandert de weerstand van de sensor, wat leidt tot een overeenkomstige verandering in de uitgangsspanning.De Wheatstone-brugconfiguratie en signaalconditionering spelen een belangrijke rol bij het omzetten van de weerstandsveranderingen in een bruikbare en nauwkeurige drukmeting.
Posttijd: 06-sep-2023