圧力の測定に使用されるさまざまな種類のセンサーは何ですか?

圧力センサーの種類:

圧力センサーは、自動車から航空宇宙まで、さまざまな業界で重要なコンポーネントであり、特定の領域にかかる力を測定します。これらには多数のタイプがあり、それぞれが動作原理、圧力範囲、精度、コストに基づいて特定の用途に適しています。最も一般的なタイプのいくつかを次に示します。

1.ひずみゲージ圧力センサー:

* 原則: これらのセンサは、圧力下でのダイヤフラムや片持ち梁の変形によるひずみゲージの電気抵抗の変化を利用しています。

* タイプ:

* 結合ひずみゲージ: ひずみゲージは検出素子に直接接着されています。

* 非結合ひずみゲージ: ひずみゲージは検出素子に接着されていませんが、機械的リンクを介してダイヤフラムに接続されています。

* 長所: 高精度、良好な直線性、広い圧力範囲、低コスト。

* 短所: 温度変動の影響を受けやすく、慎重な校正が必要ですが、高周波用途に限定されます。

2.ピエゾ抵抗圧力センサー:

* 原則: これらのセンサーは、ピエゾ抵抗材料 (シリコンなど) に加えられる圧力による電気抵抗の変化を利用します。

* タイプ:

* シリコンダイヤフラム: 検出素子としてシリコンダイヤフラムを使用しています。

* チップ上のピエゾ抵抗: ピエゾ抵抗素子はシリコンチップ上に集積されています。

* 長所: 高感度、高速応答時間、低消費電力、高周波アプリケーションに適しています。

* 短所: 圧力範囲が限られており、温度変化の影響を受けやすく、ひずみゲージ センサーよりも高価です。

3.静電容量式圧力センサー:

* 原則: これらのセンサーは、圧力下で変形する誘電体材料によって分離された 2 つの電極間の静電容量の変化を測定します。

* タイプ:

* ダイヤフラム: ダイヤフラムは誘電体として機能します。

* 可変コンデンサ: 圧力の測定には、可変容量のコンデンサが使用されます。

* 長所: 高精度、良好な直線性、広い圧力範囲、高周波用途に適しています。

* 短所: 温度変化、より複雑な設計、より高いコストの影響を受ける可能性があります。

4.圧電圧力センサー:

* 原則: これらのセンサーは、圧電材料 (石英やセラミックなど) に加えられる圧力に比例した電荷を生成します。

* タイプ:

* 力感知: これらのセンサーは、圧電材料に直接加えられる圧力を測定します。

* 加速度検知: これらのセンサーは圧力を加速度に変換し、圧電素子によって測定されます。

* 長所: 高感度、高速応答時間、動的測定に適しています。

* 短所: 圧力範囲が限られており、温度変動の影響を受けやすく、コストが高くなります。

5.共振圧力センサー:

* 原則: これらのセンサーは、振動要素 (片持ち梁や音叉など) に加えられる圧力による共振周波数の変化を測定します。

* 長所: 高精度、良好な直線性、広い圧力範囲、優れた長期安定性。

* 短所: 設計が複雑でコストが高く、特定の用途に限定されます。

6.光学式圧力センサー:

* 原則: これらのセンサーは、膜または光ファイバー ケーブルの圧力による変形による光の強度または波長の変化を測定します。

* タイプ:

* 光ファイバー: 光は光ファイバーケーブルを通して伝送され、圧力による光強度の変化が測定されます。

* MEMS: 微小電気機械システム (MEMS) は、圧力による変形を検出し、それを光源に送信するために使用されます。

* 長所: 高感度、良好な直線性、広い圧力範囲、電磁干渉の影響を受けません。

* 短所: 高コスト、複雑な設計、入手可能性が限られています。

7.他のタイプの圧力センサー:

* 差圧センサー: 2 点間の圧力差を測定します。

* 絶対圧力センサー: 真空に対する相対的な圧力を測定します。

* ゲージ圧センサー: 大気圧に対する相対的な圧力を測定します。

* 真空圧力センサー: 大気圧より低い圧力を測定します。

適切な圧力センサーの選択:

適切な圧力センサーの選択は、次のような特定の用途によって異なります。

* 圧力範囲: センサーが測定する必要がある圧力。

* 精度と解像度: 望ましいレベルの精度。

* 応答時間: 圧力変化を検出するために必要な速度。

* 温度範囲: 使用温度環境。

* 費用: センサーの予算。

このリストは、さまざまな種類の圧力センサーの概要を示しています。各センサーのタイプには長所と短所があり、選択はアプリケーションの特定の要件によって異なります。