Зв'язок між п'єзорезистивним датчиком тиску та виходами

П’єзорезистивні датчики тиску — це тип датчиків тиску, який використовує п’єзорезистивний ефект для вимірювання тиску. П'єзорезистивний ефект відноситься до зміни електричного опору матеріалу, коли він піддається механічній деформації або деформації. У п’єзорезистивних датчиках тиску зазвичай використовується діафрагма або мембрана для перетворення прикладеного тиску в механічну деформацію, що, у свою чергу, викликає зміни опору п’єзорезистивних елементів.

Співвідношення між тиском і вихідним сигналом для п’єзорезистивного датчика тиску залежить від конструкції та властивостей матеріалу датчика. Ось огляд загального зв’язку:

1. Пряма пропорційна залежність:

У більшості п’єзорезистивних датчиків тиску існує прямий і лінійний зв’язок між прикладеним тиском і зміною електричного опору. При збільшенні тиску діафрагма або мембрана датчика деформується, в результаті чого п'єзорезистивні елементи відчувають деформацію. Ця деформація призводить до зміни опору, і ця зміна пропорційна прикладеному тиску. Зміну опору можна виміряти за допомогою мостової схеми Уітстона або інших методів формування сигналу.

2. Конфігурація мосту Wheatstone:

П’єзорезистивні датчики тиску часто використовують схему моста Уїтстона для точного вимірювання зміни опору. Мостова схема складається з кількох п’єзорезистивних елементів, деякі з яких піддаються дії тиску, а інші – ні. Різниця в опорі між напруженим і ненапруженим елементами використовується для створення вихідної напруги, пропорційної прикладеному тиску.

3. Кондиціонування вихідного сигналу:

Вихідний сигнал п’єзорезистивного датчика тиску зазвичай є аналоговим сигналом напруги. Вихідна напруга відповідає зміні опору і, отже, прикладеного тиску. Схема формування сигналу може використовуватися для посилення, фільтрації та калібрування вихідного сигналу для отримання точних показників тиску.

4. Калібрування:

Через виробничі допуски та відмінності у властивостях датчиків п’єзорезистивні датчики тиску часто вимагають калібрування для забезпечення точних вимірювань тиску. Калібрування передбачає визначення точного співвідношення між вихідною напругою датчика та фактичним прикладеним тиском. Це калібрування може бути досягнуто шляхом тестування та порівняння з еталонним стандартом.

Підсумовуючи, зв’язок між тиском і вихідним сигналом для п’єзорезистивного датчика тиску зазвичай є лінійним і пропорційним. Зі збільшенням тиску опір датчика змінюється, що призводить до відповідної зміни вихідної напруги. Конфігурація моста Уїтстона та формування сигналу відіграють важливу роль у перетворенні змін опору в зручне та точне вимірювання тиску.