Tlak je definován jako měřená veličina: lze jej popsat jako sílu, kterou působí kapalina nebo plyn na povrch, a obvykle se měří v síle na jednotku plochy. Běžné jednotky jsou Pascal (Pa), Bar (bar), N/mm² nebo psi (libry na čtvereční palec).
Definice senzoru: Senzor je zařízení, které měří fyzikální veličinu a převádí ji na signál. Měřenou veličinou může být teplota, délka, síla nebo tlak atd. Signálem je obvykle elektrický signál, ale může to být i optický signál.
Definice tlakového senzoru: Tlakový senzor je přístroj složený z prvků citlivých na tlak-, které určují skutečný tlak aplikovaný na senzor (pomocí různých provozních principů) a převádějí informace o tlaku na výstupní signál.
Principy měření tlaku
Tlakové senzory využívají různé techniky k poskytování přesných výsledků.
Snímače tlaku založené na tahu:** Tyto tenzometry používají jako prvek citlivý na tlak-, kterého se obvykle dosahuje připojením tenzometru z kovové fólie nebo membrány k válcovému elastomeru. Největší výhodou tlakových senzorů-na bázi napětí je jejich extrémně vysoká tuhost, která umožňuje měřit tlaky až do 15 000 barů. Elektrické připojení se obvykle provádí pomocí Wheatstoneova můstku, což vede k vysoce přesným a konzistentním měřením.
Kapacitní snímače tlaku:** Tyto snímače využívají tlakovou komoru a membránu ke generování proměnné kapacity. Při působení tlaku se membrána deformuje a kapacita odpovídajícím způsobem klesá. Napěťový-závislý elektrický signál je pak vyveden přes měřicí obvod. Tyto snímače jsou omezeny na nízké tlaky přibližně 40 barů.
Piezorezistivní tlakové senzory:** Skládají se z membrány vyrobené primárně z křemíku, využívající integrovaný tenzometr k detekci napětí způsobeného aplikovaným tlakem. Wheatstoneův můstek se obvykle používá ke snížení citlivosti a zvýšení výkonu. Vzhledem k použitým materiálům je tlak omezen na cca 1000 barů.
Na rozdíl od výše uvedených technik využívají snímače rezonančního tlaku změny rezonanční frekvence měřicího mechanismu k měření napětí způsobeného aplikovaným tlakem.** U tohoto typu konstrukce snímače může být rezonanční prvek vystaven prostředí, kde rezonanční frekvence závisí na hustotě média. Tyto snímače jsou obvykle citlivé na otřesy a vibrace.
Mezi další tlakové senzory, které nepoužívají měřící těleso, patří teplotní nebo ionizační tlakové senzory, které využívají změny hustoty v důsledku toku nabitých částic k měření aplikovaného tlaku.
Kategorie měření tlaku
Senzory tlaku lze klasifikovat několika způsoby, včetně rozsahu tlaku, který měří, rozsahu provozních teplot nebo typu tlaku, který měří.
Senzor absolutního tlaku: Měří tlak vzhledem k referenční komoře (blízko vakua).
Senzor tlaku: Nebo senzor relativního tlaku, který se používá k měření tlaku vzhledem k aktuálnímu atmosférickému tlaku.
Utěsněný snímač tlaku: Podobný snímači tlaku, ale měří tlak vzhledem k pevnému tlaku spíše než aktuální atmosférický tlak.
Snímač diferenčního tlaku: Určuje rozdíl mezi dvěma tlaky a lze jej použít k měření poklesu tlaku, hladiny kapaliny a průtoku atd.
Významnou výhodou snímačů absolutního tlaku je, že jsou měřeny vždy proti stejnému referenčnímu tlaku (vakuu), a proto nejsou ovlivněny změnami atmosférického tlaku a teploty.
