पीजोइलेक्ट्रिक प्रेशर सेंसर पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के सिद्धांत पर काम करते हैं। पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव तब होता है जब कुछ ढांकता हुआ पदार्थ एक विशिष्ट दिशा में बल के तहत विकृत हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक ध्रुवीकरण होता है और उनकी दो विरोधी सतहों पर विपरीत आवेश दिखाई देते हैं। जब बल हटा दिया जाता है, तो सामग्री अपनी अनावेशित अवस्था में वापस आ जाती है; इस घटना को प्रत्यक्ष पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है। जब बल की दिशा बदलती है तो आवेशों की ध्रुवता भी बदल जाती है।
इसके विपरीत, जब ढांकता हुआ सामग्री के ध्रुवीकरण दिशा के साथ एक विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो यह विकृत हो जाता है; जब विद्युत क्षेत्र हटा दिया जाता है, तो विकृति गायब हो जाती है; इस घटना को व्युत्क्रम पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है। पीजोइलेक्ट्रिक दबाव सेंसर कई प्रकार और मॉडल में आते हैं, और लोचदार संवेदन तत्व और बल - असर तंत्र के आधार पर डायाफ्राम और पिस्टन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है। डायाफ्राम प्रकार के सेंसर में मुख्य रूप से एक बॉडी, एक डायाफ्राम और एक पीजोइलेक्ट्रिक तत्व होता है। पीजोइलेक्ट्रिक तत्व शरीर पर समर्थित होता है, और डायाफ्राम मापा दबाव को पीजोइलेक्ट्रिक तत्व तक पहुंचाता है, जो तब एक विद्युत संकेत आउटपुट करता है जो मापा दबाव के समानुपाती होता है। इस प्रकार के सेंसर की विशेषता इसका छोटा आकार, अच्छी गतिशील विशेषताएं और उच्च तापमान प्रतिरोध है। आधुनिक माप तकनीक सेंसर के प्रदर्शन पर अधिक से अधिक मांग रखती है।
उदाहरण के लिए, आंतरिक दहन इंजन के संकेतक आरेख को मापने और प्लॉट करने के लिए दबाव सेंसर का उपयोग करते समय, माप के दौरान पानी को ठंडा करने की अनुमति नहीं होती है, और सेंसर को उच्च तापमान का सामना करने में सक्षम होना चाहिए और आकार में छोटा होना चाहिए। ऐसे दबाव सेंसर विकसित करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री सबसे उपयुक्त हैं। क्वार्ट्ज एक उत्कृष्ट पीजोइलेक्ट्रिक पदार्थ है और इसमें पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज की गई थी। एक अपेक्षाकृत प्रभावी तरीका उच्च तापमान स्थितियों के लिए उपयुक्त क्वार्ट्ज क्रिस्टल काटने की विधि का चयन करना है; उदाहरण के लिए, XYδ (+20 डिग्री -+30 डिग्री) कटे हुए क्वार्ट्ज क्रिस्टल 350 डिग्री तक तापमान का सामना कर सकते हैं। LiNbO3 सिंगल क्रिस्टल का क्यूरी पॉइंट 1210 डिग्री तक ऊंचा होता है, जो उन्हें उच्च तापमान सेंसर के निर्माण के लिए एक आदर्श पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री बनाता है।
विसरित सिलिकॉन प्रकार: मापे गए माध्यम का दबाव सीधे सेंसर (स्टेनलेस स्टील या सिरेमिक) के डायाफ्राम पर कार्य करता है, जिससे मध्यम दबाव के आनुपातिक डायाफ्राम का एक सूक्ष्म विस्थापन होता है। इससे सेंसर के प्रतिरोध मान में बदलाव होता है, जिसे इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी द्वारा पता लगाया जाता है और उस दबाव के अनुरूप मानक माप संकेत में परिवर्तित किया जाता है।
नीलम प्रकार: स्ट्रेन गेज सिद्धांत का उपयोग करते हुए, यह अद्वितीय मेट्रोलॉजिकल विशेषताओं वाले अर्धचालक संवेदन तत्व के रूप में सिलिकॉन - नीलमणि का उपयोग करता है।
नीलमणि एक एकल क्रिस्टल इन्सुलेट तत्व से बना है, जो कोई हिस्टैरिसीस, थकान या रेंगना प्रदर्शित नहीं करता है। नीलम सिलिकॉन की तुलना में अधिक मजबूत और कठोर होता है, और विरूपण के प्रति प्रतिरोधी होता है। नीलम में उत्कृष्ट लोच और इन्सुलेशन गुण (1000 डिग्री तक) होते हैं। इसलिए, सिलिकॉन का उपयोग करके बनाए गए अर्धचालक संवेदन तत्व तापमान परिवर्तन के प्रति असंवेदनशील होते हैं और उच्च तापमान पर भी उत्कृष्ट परिचालन विशेषताओं को बनाए रखते हैं। नीलम में मजबूत विकिरण प्रतिरोध होता है। इसके अलावा, सिलिकॉन {{8}नीलम अर्धचालक संवेदन तत्वों में कोई पी -एन बहाव नहीं होता है, जो मूल रूप से विनिर्माण प्रक्रिया को सरल बनाता है, दोहराव में सुधार करता है, और उच्च उपज सुनिश्चित करता है।
सिलिकॉन {{0}नीलम सेमीकंडक्टर सेंसिंग तत्वों से बने दबाव सेंसर और ट्रांसमीटर उच्च विश्वसनीयता, उच्च सटीकता, न्यूनतम तापमान त्रुटि और उच्च लागत {{1}प्रभावशीलता प्रदर्शित करते हुए, सबसे कठोर परिस्थितियों में सामान्य रूप से काम कर सकते हैं।
गैस्ट्रिक दबाव सेंसर और ट्रांसमीटर एक दोहरे डायाफ्राम डिज़ाइन से बने होते हैं: एक टाइटेनियम मिश्र धातु मापने वाला डायाफ्राम और एक टाइटेनियम मिश्र धातु जो डायाफ्राम प्राप्त करता है। एक विषम एपिटैक्सियल स्ट्रेन गेज ब्रिज सर्किट के साथ मुद्रित एक नीलमणि वेफर को टाइटेनियम मिश्र धातु मापने वाले डायाफ्राम पर मिलाया जाता है। मापा गया दबाव प्राप्त करने वाले डायाफ्राम को प्रेषित किया जाता है (प्राप्त करने वाला डायाफ्राम और मापने वाला डायाफ्राम एक टाई रॉड द्वारा सुरक्षित रूप से जुड़े होते हैं)। दबाव में, डायाफ्राम प्राप्त करने वाला टाइटेनियम मिश्र धातु विकृत हो जाता है। इस विकृति को सिलिकॉन नीलमणि संवेदन तत्व द्वारा महसूस किया जाता है, जिससे ब्रिज आउटपुट में बदलाव होता है, जिसका परिमाण मापा दबाव के समानुपाती होता है।
सेंसर सर्किट्री स्ट्रेन गेज ब्रिज सर्किट को बिजली की आपूर्ति सुनिश्चित करती है और स्ट्रेन गेज ब्रिज से किसी भी असंतुलन सिग्नल को एक समान विद्युत सिग्नल आउटपुट (0 -5, 4-20mA, या 0-5V) में परिवर्तित करती है। पूर्ण दबाव सेंसर और ट्रांसमीटरों में, सिरेमिक-आधारित ग्लास सोल्डर से जुड़ा नीलमणि वेफर, एक लोचदार तत्व के रूप में कार्य करता है, जो मापा दबाव को तनाव गेज विरूपण में परिवर्तित करता है, जिससे दबाव माप प्राप्त होता है।