Erilaiset mittausolosuhteet, mittausalueet ja anturin rakentamisessa käytetyt materiaalit johtavat erilaisiin paineanturimalleihin. Usein paine voidaan muuntaa johonkin välimuotoon, kuten siirtymäksi, havaitsemalla nesteen kanssa samassa linjassa olevan kalvon taipuman määrä. Tämän jälkeen anturi muuntaa tämän siirtymän sähköiseksi ulostuloksi, kuten jännitteeksi tai virraksi. Kun kalvon pinta-ala tunnetaan, voit laskea paineen. Paineantureiden mukana toimitetaan asteikko, jonka avulla ne voidaan muuntaa teknisiin yksiköihin.
Kolme yleisintä paineanturityyppiä ovat silta-anturi (venymäliuskoihin perustuva), muuttuvakapasitanssinen ja pietsosähköinen.
Silta-anturi
Kaikista paineantureista Wheatstonen silta-anturi (venymäliuskoihin perustuva) on yleisimmin käytössä oleva, koska se tarjoaa ratkaisut, jotka täyttävät vaihtelevia tarkkuus-, koon-, kestävyys-, ja kustannusvaatimuksia. Siltapohjaisilla antureilla voidaan mitata absoluuttista painetta, mittapainetta tai paine-eroa sekä korkea- että matalapainesovelluksissa. Ne käyttävät venymäanturia havaitsemaan sovelletun paineen alaisen kalvon muodonmuutoksen.
Kuva 2. Tyypillisen siltapohjaisen paineanturin poikkileikkaus
Kun paineen muutos saa kalvon taipumaan, venymäliuskaan indusoituu vastaava vastusmuutos, jonka voit mitata ilmastoidulla DAQ-järjestelmällä. Voit liittää kalvomittaukset suoraan kalvoon tai kalvoon mekaanisesti liitettyyn elementtiin. Joskus käytetään myös piitä sisältäviä venymäliuskeita. Tässä menetelmässä syövytät vastukset piipohjaiseen alustaan ja käytät siirtonestettä paineen siirtämiseen kalvolta alustaan.
Kapasitiiviset paineanturit
Muuttuvan kapasitanssin paineanturi mittaa kapasitanssin muutosta metallikalvon ja kiinteän metallilevyn välillä. Kahden metallilevyn välinen kapasitanssi muuttuu, jos näiden kahden levyn välinen etäisyys muuttuu käytetyn paineen vaikutuksesta.
Kuva 3. Kapasitanssipaineanturi
Pietsosähköiset paineanturit
Pietsosähköiset anturit perustuvat kvartsikiteiden sähköisiin ominaisuuksiin resistiivisen siltaanturin sijaan. Nämä kiteet tuottavat sähkövarauksen, kun niitä jännitetään. Elektrodit siirtävät varauksen kiteistä anturiin rakennettuun vahvistimeen. Nämä anturit eivät tarvitse ulkoista herätelähdettä, mutta ne ovat herkkiä iskuille ja tärinälle.
Kuva 4. Pietsosähköinen paineanturi
Vahvistetut paineanturit
Asensoreita, jotka sisältävät integroituja piirejä, kuten vahvistimia, kutsutaan vahvistetuiksi antureiksi. Tämäntyyppiset anturit voidaan rakentaa käyttäen siltaperusteisia, kapasitiivisia tai pietsosähköisiä antureita. Kun kyseessä on siltapohjainen vahvistettu anturi, laite itsessään tarjoaa täydennysvastukset ja vahvistuksen, jota tarvitaan paineen mittaamiseen suoraan DAQ-laitteella. Vaikka heräte on edelleen annettava, herätteen tarkkuus on vähemmän tärkeä.
