ピエゾ抵抗圧力センサーと出力の関係

ピエゾ抵抗圧力センサーは、ピエゾ抵抗効果を利用して圧力を測定する圧力センサーの一種です。ピエゾ抵抗効果とは、材料が機械的ひずみや変形を受けたときの材料の電気抵抗の変化を指します。ピエゾ抵抗圧力センサーでは、通常、加えられた圧力を機械的変形に変換するためにダイヤフラムまたは膜が使用され、これによりピエゾ抵抗素子の抵抗が変化します。

ピエゾ抵抗圧力センサーの圧力と出力の関係は、センサーの設計と材料特性の影響を受けます。一般的な関係の概要は次のとおりです。

1.正比例関係：

ほとんどのピエゾ抵抗圧力センサーでは、加えられた圧力と電気抵抗の変化の間に直接的かつ線形の関係があります。圧力が増加すると、センサーのダイヤフラムまたは膜が変形し、ピエゾ抵抗素子に歪みが生じます。このひずみにより抵抗が変化し、この変化は加えられた圧力に比例します。抵抗の変化は、ホイートストン ブリッジ回路またはその他の信号調整方法を使用して測定できます。

2.ホイートストンブリッジ構成:

ピエゾ抵抗圧力センサーは、多くの場合、抵抗の変化を正確に測定するためにホイートストン ブリッジ回路を利用します。ブリッジ回路は複数のピエゾ抵抗素子で構成されており、圧力による歪みを受けるものもあれば、受けないものもあります。歪みのある要素と歪みのない要素の間の抵抗変化の差を利用して、加えられた圧力に比例する出力電圧が生成されます。

3.出力信号調整:

ピエゾ抵抗圧力センサーの出力は通常、アナログ電圧信号です。電圧出力は抵抗の変化、つまり加えられた圧力の変化に対応します。信号調整回路を使用して出力信号を増幅、フィルタリング、校正し、正確な圧力測定値を取得する場合があります。

4.校正:

製造公差やセンサー特性のばらつきのため、ピエゾ抵抗圧力センサーでは、正確な圧力測定を保証するために校正が必要になることがよくあります。校正には、センサーの出力電圧と実際に加えられる圧力との正確な関係を決定することが含まれます。この校正は、テストと参照標準との比較を通じて実現できます。

要約すると、ピエゾ抵抗圧力センサーの圧力と出力の関係は、通常は線形で比例します。圧力が増加するとセンサーの抵抗が変化し、それに応じて出力電圧も変化します。ホイートストン ブリッジの構成と信号調整は、抵抗の変化を使用可能な正確な圧力測定値に変換する上で重要な役割を果たします。