Kas yra slėgio jutikliai?

Slėgio jutikliai buvo paklausūs nuo pat garo amžiaus atsiradimo. Kasdien naudojami milijardai tokių jutiklių skysčių slėgiui vamzdžiuose, varikliuose, hidraulikos sistemose ar gamtoje stebėti. Kietųjų medžiagų ar dujų slėgiui nustatyti taip pat naudojami specializuoti jutikliai. Įprastas slėgio jutiklis yra maždaug kubinio colio dydžio, nors kai kurie gali būti šimtą ar daugiau kartų mažesni, pavyzdžiui, naudojami mikroelektromechaninėse sistemose.

Dauguma šiuolaikinių slėgio jutiklių veikia pagal principą, vadinamą pjezoresistencija. Dėl slėgio medžiaga praleidžia elektrą tam tikru greičiu, todėl susidaro tam tikras įkrovos srautas, susijęs su konkrečiu slėgio lygiu. Šis įkrovimas tiekiamas į laidą, kuris veda į valdymo skydelį ir ekraną, skirtą žmogaus analizei.

Įprasti slėgio jutikliai kaip varžinę terpę naudoja plėvelinius rezistorius, įtempimo matuoklius, metalų lydinius arba polikristalinius puslaidininkius. Šios medžiagos praleidžia daugiau ar mažiau elektros, remdamosi geometrinėmis jų struktūros deformacijomis. Kadangi tiesinis slėgio padidėjimas nesukelia tiesinio dydžio deformacijos, reikia naudoti kalibravimo metodus, kad būtų galima nustatyti tikrąjį slėgį. Jie yra įmontuoti daugumoje sistemų.

Jautresniuose slėgio jutikliuose, pagrįstuose monokristaliniais puslaidininkiais, kurie pagaminti naudojant įprastą puslaidininkių technologiją, mažos deformacijos gali sukelti didelius atsparumo pokyčius. Atsparumo pokytis pagrįstas ne geometrinėmis deformacijomis laidžioje medžiagoje, o mažesniais, subtilesniais konstrukciniais deformacijomis.

Yra keletas skirtingų slėgio jutiklių tipų. Vienas iš jų yra absoliutaus slėgio jutiklis, kuris matuoja absoliutų slėgį naudodamas vakuumą kaip atskaitos tašką. Kitas yra matuoklio jutiklis, kuris matuoja slėgį pagal aplinkos atmosferos slėgį. Taip pat yra slėgio skirtumo jutikliai, kurie matuoja slėgio skirtumą tarp dviejų kontaktų.

Paprastai tarp matuojamo skysčio ir paties slėgio jutiklio yra tarpinė terpė. Dažnai naudojama metalinė diafragma arba hermetiškai uždaryta skysčio kamera. Ypač matuojant lakiųjų ar korozinių medžiagų, pvz., karštos alyvos, slėgį variklyje, naudojamas tarpinis sluoksnis, kad būtų išvengta subtilaus jutiklio įtaiso pažeidimo. Be beveik visur naudojamų technologinėje įrangoje, gamtininkai taip pat naudoja slėgio jutiklius, kad nustatytų tokius kintamuosius kaip ledo paketo gylis arba uolienų sluoksnio tankis.