圧電圧力センサーは、圧電効果の原理に基づいて動作します。圧電効果は、特定の誘電体材料が特定の方向の力を受けて変形するときに発生し、その結果、内部分極が発生し、その 2 つの対向する表面に反対の電荷が現れます。力が取り除かれると、材料は帯電していない状態に戻ります。この現象は直接圧電効果と呼ばれます。力の方向が変わると、電荷の極性も変わります。
逆に、誘電材料の分極方向に沿って電場が印加されると、誘電材料は変形します。電場が除去されると、変形は消えます。この現象は逆圧電効果と呼ばれます。圧電圧力センサーには多くのタイプとモデルがあり、弾性感知素子の形状と力支持機構に基づいてダイヤフラム タイプとピストン タイプに分類できます。-ダイヤフラム型センサは主にボディ、ダイヤフラム、圧電素子で構成されています。圧電素子は本体に支持されており、ダイアフラムは測定された圧力を圧電素子に伝達し、圧電素子は測定された圧力に比例した電気信号を出力します。このタイプのセンサーは、小型、良好な動的特性、および高い耐熱性を特徴としています。-最新の測定技術では、センサーの性能に対する要求がますます高まっています。
たとえば、圧力センサーを使用して内燃機関の指標図を測定およびプロットする場合、測定中の水冷は許可されず、センサーは高温に耐えることができ、サイズが小さい必要があります。圧電材料は、このような圧力センサーの開発に最適です。石英は優れた圧電材料であり、圧電効果が発見されました。比較的効果的な方法は、高温条件に適した水晶の切断方法を選択することです。たとえば、XYδ (+20 度 -+30 度) カットの水晶は 350 度までの温度に耐えることができます。 LiNbO3 単結晶は 1210 度もの高いキュリー点を有しており、高温センサーの製造に理想的な圧電材料となっています。-
拡散シリコン タイプ: 測定媒体の圧力がセンサーのダイヤフラム (ステンレス鋼またはセラミック) に直接作用し、媒体の圧力に比例してダイヤフラムに微小な変位を引き起こします。-これによりセンサーの抵抗値が変化し、これが電子回路によって検出され、その圧力に対応する標準測定信号に変換されます。
サファイアタイプ: ひずみゲージの原理を利用し、半導体検出素子としてシリコン-を採用しており、比類のない計測特性を備えています。
サファイアは単結晶絶縁体で構成されており、ヒステリシス、疲労、クリープを示しません。{0}サファイアはシリコンよりも強くて硬く、変形しにくい素材です。サファイアは優れた弾性と絶縁特性（最大 1000 度）を持っています。したがって、シリコン-サファイアを使用して作られた半導体センシング素子は温度変化の影響を受けにくく、高温でも優れた動作特性を維持します。サファイアは強い放射線耐性を持っています。さらに、シリコン - サファイア半導体検出素子には p- ドリフトがなく、製造プロセスが根本的に簡素化され、再現性が向上し、高い歩留まりが保証されます。
シリコン サファイア半導体検知素子で作られた圧力センサーとトランスミッターは、最も過酷な条件下でも正常に動作し、高い信頼性、高精度、最小限の温度誤差、高い費用対効果を発揮します。-
胃圧センサーと送信機は、チタン合金測定ダイヤフラムとチタン合金受信ダイヤフラムの二重ダイヤフラム設計で構成されています。-異種エピタキシャルひずみゲージブリッジ回路がプリントされたサファイアウェハは、チタン合金測定ダイアフラムにはんだ付けされています。測定された圧力は受圧ダイヤフラムに伝達されます（受圧ダイヤフラムと測定ダイヤフラムはタイロッドにより確実に接続されています）。圧力がかかると、チタン合金製の受けダイアフラムが変形します。この変形はシリコン-サファイア感知素子によって感知され、ブリッジ出力の変化を引き起こし、その大きさは測定された圧力に比例します。
センサー回路は、ひずみゲージ ブリッジ回路への電力供給を確保し、ひずみゲージ ブリッジからの不均衡信号を均一な電気信号出力 (0-5、4 ～ 20mA、または 0 ～ 5V) に変換します。絶対圧力センサーおよびトランスミッターでは、セラミックベースのガラスはんだに接続されたサファイアウェハーが弾性要素として機能し、測定された圧力をひずみゲージの変形に変換し、それによって圧力測定を実現します。