اصول اندازه‌گیری سنسورهای فشار
با آنکه در اکثر کاربردها، انتخاب اصل اندازه‌گیری سنسور یا اصل عملکردی سنسور فشار مهم نیست، اما باز هم از ما پرسیده می‌شود که نحوه‌ی عملکرد المان‌های سنسوری که در سنسورهای فشار و ترانسمیترهای فشار ما وجود دارد، به چه شکل است. اول از همه، یک تعریف کلی ارائه کنیم: سنسورهای فشار یا المان‌های سنسور فشار، المان‌های اندازه‌گیری هستند که کمیت فیزیکی فشار را به یک کمیت الکتریکی تبدیل می‌کند که با آن فشار متناسب است. اثرات فیزیکی مختلف و متریال‌های مختلف سنسور همچون سیلیکون، سرامیک یا فلز مورد استفاده قرار می‌گیرد. شرکت سنسور فشار ویکا از سه اصل از رایج‌ترین اصول اندازه‌گیری فشار در اندازه‌گیری صنعتی استفاده می‌کند که در آزمایشگاه‌های این شرکت توسعه پیدا کرده و تولید شده است:
اصل فیلم نازک
اصل عملکردی سنسورهای فیلم نازک مشابه با استرین گیج‌ها است، که ساختارهای مقاومتی نوع شبکه شبکه (یا توری) دارند که کشش هندسی و فشرده‌سازی، به مقاومت قابل اندازه‌گیری منجر می‌شود که به خاطر تفاوت طول و ضخامت ایجاد شده است. برای یک سنسور فیلم نازک، چهار مقاومت در قالب یک پل وتسون روی یک دیافراگم قرار می‌گیرند تا دفرمه شدن دیافراگم زیر فشار را تشخیص دهد. در «فرآیند فیلم نازک»، این استرین گیج‌ها به یک (مثلا فلز) المان پایه متصل هستند و ساختارمند هستند (پاشش یا اسپاترینگ با فوتولیتوگرافی مرتبط و چاپ فلزی یا اچینگ).
بیشتر بخوانید: اهمیت اندازه‌گیری دقیق فشار و دما در تولید پنیر
اصل فیلم ضخیم
سنسورهای فیلم ضخیم، همچون سنسورهای فیلم نازک، از چهار مقاومت استفاده می‌کنند که به شکل پل وتسون در کنار هم قرار می‌گیرند. ساختارهای مقاومتی روی المان پایه (همچون پایه سرامیک) با استفاده از تکنولوژی فیلم ضخیم «پرینت» می‌شوند، و سپس با دمای بالا، روی آن حک می‌شوند. اینجا تغییر مقاومت به خاطر دفرمه شدن دیافراگم است، که به خاطر تغییر هندسی ناشی از کشیده شدن و فشرده شدن متریال رخ می‌دهد.
اصل پیزومقاومتی
سنسورهای پیزومقاومتی، برخلاف دو اصل ابتدایی، از یک دیافراگم اندازه‌گیری نیمه‌رسانا (سیلیکونی) با ساختارهای دیفیوز گزینشی استفاده می‌کنند. این سنسورها از اثر پیزو مقاومتی استفاده می‌کنند که بر اساس تغییر در مقاومت الکتریکی در متریال نیمه‌رسانا ایجاد شده توسط کشیده شدن و فشرده شدن عمل می‌کند که روی سیارپذیری الکترون‌ها تحت تنش مکانیکی تاثیر می‌گذارد.
مقایسه اصول اندازه‌گیری سنسورهای فشار
هیچ اصل اندازه گیری «ایده‌آلی» برای سنسورِها وجود ندارد. تکنولوژی‌های سنسور مقاومتی بسیار مهم هستند و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، چون بسیار قابل اطمینان هستند. کمپانی ویکا برای سنسورهای فشار، از فناوری فیلم نازک فلزی، فیلم ضخیم سرامیکی و سنسورهای پیزومقاومتی استفاده می‌کند.
هر یک از این سه اصل سنسور مقاومتی، از نظر بازه‌های اندازه‌گیری، رفتار در برابر فشار مازاد یا عملکرد آن تحت تاثیر تغییرات دمایی مزایا و معایب خاصی دارند.
لازم است تا تجزیه و تحلیل محتاطانه‌ی نیازمندی‌های هر کاربرد انجام شود تا از اصول نامناسب پرهیز کنیم. قسمت های خیس شونده و سازگاری آن‌ها با فرآورده‌هایی خاص نیز نقش مهمی در انتخاب بهترین سنسور دارد. به طور مثال در سنسوری سرامیکی، غیرممکن است که از آب بندی اضافه بین سنسور و پوشش پرهیز کرد. به همین دلیل است که این نوع سنسور، بسته به نوع متریال آب بندی استفاده شده، برای استفاده عمومی، کاربردی محدود دارد.
