معمولا همراه با اصطلاح تکنولوژی پیزومقاومتی، عبارت اندازه‌گیری فشار را نیز می‌بینیم. اما اثر پیزومقاومتی واقعا چیست؟ و چرا از این تکنولوژی در اندازه‌گیری فشار استفاده می‌شود؟
اهمیت فشار در صنعت
در کنار دما، فشار یکی از پارامترهای اساسی در بسیاری از سیستم‌های فنی و تکنیکی است. به علاوه، مجموعه‌ی متنوعی از فرآیندهای صنعتی نیازمند شرایطی هستند که فشار در آن به شکل دقیق کنترل شده باشد. به این دلیل علاوه بر اندازه‌گیری دما، اندازه‌گیری فشار یکی از مهم‌ترین و پراستفاده‌ترین تکنولوژی‌ها برای نظارت و کنترل ماشین‌ها و کارخانه‌ها و مراکز تولید است.
همچنین فشار هوای اتمسفریک یک متغیر محیطی مهم است و با اندازه‌گیری فشار گرانشی ستون مایع، به طور مثال، آب زمینی یا سطوح پرشده را می‌توان تعیین کرد.
اندازه‌گیری الکترونیکی فشار نیازمند سنسوری است که فشاری که باید اندازه‌گیری شود را دریافت کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند. اساس اندازه‌گیری فشار مقاومتی، مقاومت الکتریکی است که مقدار مقاومت آن به عنوان تابعی از فشاری که باید اندازه‌گیری شود تغییر می‌کند.
چرا در اندازه‌گیری فشار از تکنولوژی پیزومقاومتی استفاده کنیم؟
به خاطر سیگنال خروجی بزرگ و فرآیندهای تولید استاندارد و تعیین‌شده، تکنولوژی پیزومقاومتی در اندازه‌گیری فشار بسیار رایج شده است. یک نکته‌ی مثبت بزرگ دیگر این است نیازی به چسباندن استرین گیج وجود ندارد که برای پایداری حیاتی است. سیلیکون بلورینِ تراشه‌ی سنسور در زمان عملیات به شکل الاستیک و کشسان خاصی دفرمه می‌شود، از هر نوع مشکل خستگی یا پایداری جلوگیری می‌کند،
حتی بعد از چرخه‌های فشار بسیار. تراشه‌های سنسور می‌توانند در فرآیندهای تکنولوژی نیمه‌رسانای استاندارد تولید شوند و تعبیه کردن پوسته‌ی مرتبط برای اندازه‌گیری فشار در تراشه‌ی سنسور، این امکان را برای تولیدکنندگان فراهم می‌کند تا سلول‌های اندازه‌گیری فشار با پایداری درازمدت و به شدت جمع و جور بسازند. از آنجایی که ترانسمیترهای فشار پیزومقاومتی بدون قطعات متحرک ساخته می‌شوند،
بسیار در برابر ضربه و شتاب مقاوم هستند. تغییرات بسیار بزرگ‌تر در مقاومت در سلول‌های اندازه‌گیری پیزومقاومتی در مقایسه با استرین گیج‌های فلزی رایج، به سیگنال خروجی بزرگ‌تری می‌انجامد و در نتیجه منجر به تبدیل الکترونیکی با نویز پایین و با رزولوشن بالا خواهد شد. علاوه بر راه حل‌های جبران آنالوگ یا دیجیتال، یک سیگنال فشار مستقل از دما و به شدت دقیق نیز ارائه خواهد شد.
نقطه تمایز سلول اندازه‌گیری فشار پیزومقاومتی ایزوله‌شده، منعطف و چندکاره بودن آن است: با انواع مختلفی از فرآورده‌ها سازگار است و بازه‌ی وسیعی از فشار را پوشش می‌دهد. ساختار ویژه‌ی پوشش، به انعطاف‌پذیری بهتر برای بسیاری از کاربردهای صنعتی منتهی می‌شود، حتی در محیط‌های حیاتی.
مزایای تکنولوژی پیزومقاومتی
- فرآیندهای استاندارد در تولید تراشه‌های سنسور پیزومقاومتی، تجربه طولانی با تکنولوژی پیزومقاومتی
- پوشش دادن بازه‌ی وسیعی از فشار
- پایداری درازمدت خیلی خوب
- بدون علائمی از خستگی، حتی بعد از سیکل‌های فشار بسیار
- مقاومت بالا در برابر فشار مازاد (overload)
- عدم هیسترزیس در تراشه سیلیکونی سنسور
- سلول‌های اندازه‌گیری فشار جمع و جور
- مقاومت خوب در برابر ضربه و لرزش
- مناسب برای اندازه‌گیری فشارهای نسبی و مطلق
- سلول اندازه‌گیری ایزوله‌شده برای بازه‌ی وسیعی از سازگاری با فرآورده‌های مختلف
- می‌توان از آن در انواع مختلفی از کاربردهای صنعتی استفاده کرد
- سیگنال خروجی بزرگ که باعث خوانش ساده‌ی الکترونیکی با رزولوشن بالا می‌شود
معایب تکنولوژی پیزومقاومتی
- نیازمند جبران دما
- طراحی و تولید سلول‌های اندازه‌گیری ایزوله نیازمند تخصص و دانشی جامع است
- محدودیت در اندازه‌گیری فشارهای خیلی کوچک (کمتر از 0.01 mbar)
- در دماهای خیلی بالا (بیشتر از 200 درجه سلسیوس) نیازمند اندازه‌گیری‌های بیشتر است
