Forskellige målebetingelser, måleområder og materialer, der anvendes i konstruktionen af en sensor, fører til en række forskellige designs af tryksensorer. Ofte kan man konvertere tryk til en eller anden mellemform, f.eks. forskydning, ved at registrere mængden af udbøjning på en membran, der er placeret på linje med væsken. Sensoren omdanner derefter denne forskydning til et elektrisk output som f.eks. spænding eller strøm. Med det kendte areal af membranen kan man derefter beregne trykket. Tryksensorer er pakket med en skala, der giver en metode til at konvertere til tekniske enheder.
De tre mest universelle typer af tryktransducere er broen (strain gage-baseret), variabel kapacitet og piezoelektrisk.
Brogebaseret
Af alle tryksensorer er Wheatstone-bro (strain baseret) sensorer de mest almindelige, fordi de tilbyder løsninger, der opfylder varierende begrænsninger med hensyn til nøjagtighed, størrelse, robusthed og omkostninger. Brobaserede sensorer kan måle absolut-, måle- eller differenstryk i både høj- og lavtryksapplikationer. De anvender en belastningsmåler til at registrere deformationen af en membran, der er udsat for det påførte tryk.
Figur 2. Tværsnit af en typisk brobaseret tryksensor
Når en ændring i trykket får membranen til at bøje sig, induceres en tilsvarende ændring i modstanden på strækningsmåleren, som du kan måle med et konditioneret DAQ-system. Du kan forbinde foliedæksler direkte til en membran eller til et element, der er mekanisk forbundet med membranen. Der anvendes undertiden også siliciumstrækningsmåler. Ved denne metode ætser man modstande på et silikonebaseret substrat og bruger transmissionsvæske til at overføre trykket fra membranen til substratet.
Kapacitive tryksensorer
En tryktransducer med variabel kapacitet måler ændringen i kapacitansen mellem en metalmembran og en fastmonteret metalplade. Kapacitansen mellem to metalplader ændres, hvis afstanden mellem disse to plader ændres som følge af påført tryk.
Figur 3. Kapacitanstryksomformer
Piezoelektriske tryksensorer
Piezoelektriske sensorer er afhængige af kvartskrystallers elektriske egenskaber i stedet for en resistiv brotransducer. Disse krystaller genererer en elektrisk ladning, når de bliver spændt. Elektroder overfører ladningen fra krystallerne til en forstærker, der er indbygget i sensoren. Disse sensorer kræver ikke en ekstern excitationskilde, men de er modtagelige over for stød og vibrationer.
Figur 4. Piezoelektrisk tryktransducer
Konditionerede tryksensorer
Sensorer, der indeholder integrerede kredsløb, f.eks. forstærkere, kaldes forstærkede sensorer. Disse typer sensorer kan være konstrueret ved hjælp af brobaserede, kapacitive eller piezoelektriske transducere. I tilfælde af en brobaseret forstærket sensor leverer selve enheden færdiggørelsesmodstande og den forstærkning, der er nødvendig for at måle trykket direkte med en DAQ-enhed. Selv om der stadig skal tilvejebringes excitation, er excitationens nøjagtighed mindre vigtig.
