Druk wordt gedefinieerd als een gemeten grootheid: deze kan worden omschreven als de kracht die door een vloeistof of gas op een oppervlak wordt uitgeoefend, en wordt meestal gemeten in kracht per oppervlakte-eenheid. Gebruikelijke eenheden zijn Pascal (Pa), Bar (bar), N/mm² of psi (pounds per vierkante inch).
Sensordefinitie: Een sensor is een apparaat dat een fysieke grootheid meet en omzet in een signaal. De gemeten grootheid kan temperatuur, lengte, kracht of druk etc. zijn. Het signaal is meestal een elektrisch signaal, maar het kan ook een optisch signaal zijn.
Definitie van druksensor: een druksensor is een instrument dat is samengesteld uit druk-gevoelige elementen die de daadwerkelijke druk bepalen die op de sensor wordt uitgeoefend (met behulp van verschillende werkingsprincipes) en de drukinformatie omzetten in een uitgangssignaal.
Principes van drukmeting
Druksensoren maken gebruik van verschillende technieken om nauwkeurige resultaten te verkrijgen.
Op spanning-gebaseerde druksensoren:** Deze gebruiken rekstrookjes als druk-gevoelig element, meestal bereikt door een spanningsmeter van metaalfolie of een diafragma aan een cilindrisch elastomeer te hechten. Het grootste voordeel van druksensoren op basis van spanning- is hun extreem hoge stijfheid, waardoor drukken tot 15.000 bar kunnen worden gemeten. Elektrische verbindingen worden meestal gemaakt met behulp van een Wheatstone-brug, wat resulteert in zeer nauwkeurige en consistente metingen.
Capacitieve druksensoren:** Deze gebruiken een drukkamer en een diafragma om variabele capaciteit te genereren. Wanneer er druk wordt uitgeoefend, vervormt het diafragma en neemt de capaciteit dienovereenkomstig af. Vervolgens wordt er een spanning-afhankelijk elektrisch signaal via het meetcircuit afgegeven. Deze sensoren zijn beperkt tot lage drukken van ongeveer 40 bar.
Piëzoresistieve druksensoren:** Deze bestaan uit een membraan dat voornamelijk uit silicium bestaat en maakt gebruik van een geïntegreerde spanningsmeter om de spanning te detecteren die wordt veroorzaakt door de uitgeoefende druk. Een Wheatstone-brug wordt doorgaans gebruikt om de gevoeligheid te verminderen en de output te verhogen. Door de gebruikte materialen is de druk beperkt tot ongeveer 1000 bar.
In tegenstelling tot de bovenstaande technieken gebruiken resonante druksensoren veranderingen in de resonantiefrequentie van het meetmechanisme om de spanning te meten die wordt veroorzaakt door uitgeoefende druk.** Bij dit type sensorontwerp kan het resonante element worden blootgesteld aan een medium, waarbij de resonantiefrequentie afhangt van de dichtheid van het medium. Deze sensoren zijn doorgaans gevoelig voor schokken en trillingen.
Andere druksensoren die geen gebruik maken van een meetlichaam zijn thermische of ionisatiedruksensoren, die gebruik maken van dichtheidsveranderingen als gevolg van de stroom geladen deeltjes om de uitgeoefende druk te meten.
Categorieën drukmetingen
Druksensoren kunnen op verschillende manieren worden geclassificeerd, onder meer op basis van het drukbereik dat ze meten, hun bedrijfstemperatuurbereik of het type druk dat ze meten.
Absolute druksensor: meet de druk ten opzichte van een referentiekamer (bijna vacuüm).
Gauge Pressure Sensor: Of relatieve druksensor, gebruikt om de druk te meten ten opzichte van de huidige atmosferische druk.
Afgedichte manometerdruksensor: vergelijkbaar met een manometerdruksensor, maar deze meet de druk ten opzichte van een vaste druk in plaats van de huidige atmosferische druk.
Differentiële druksensor: Bepaalt het verschil tussen twee drukken en kan worden gebruikt om drukval, vloeistofniveau en debiet, enz. te meten.
Een belangrijk voordeel van absolute druksensoren is dat ze altijd worden gemeten tegen dezelfde referentiedruk (vacuüm) en daarom niet worden beïnvloed door veranderingen in atmosferische druk en temperatuur.
