압력 센서는 다양한 산업 응용에서 중요한 장치이며, 그 성능은 핵심 기술에 크게 의존합니다. 압력 감지 요소, 즉 코어는 이러한 장치의 심장부이며, 정확성, 안정성 및 특정 사용 사례에 대한 적합성을 결정합니다.
이 기사에서는 스퍼터링 박막 압력 센서, 피에조저항 실리콘 압력 센서, 스트레인 게이지 압력 센서, 세라믹 두꺼운 필름 압력 센서 및 세라믹 커패시티브 압력 센서와 같은 가장 널리 사용되는 압력 센서 유형을 탐구할 것입니다. 작동 원리, 장점, 제한 사항 및 이상적인 응용을 비교할 것입니다.
1. 스퍼터링 박막 압력 센서
작동 원리
스퍼터링 박막 기술은 금속 또는 금속 합금의 얇은 층을 세라믹 또는 실리콘 기판에 증착하는 것을 포함합니다. 박막은 저항 요소로 패턴화되며, 압력을 받으면 저항이 변합니다. 이러한 센서는 높은 안정성과 정확성으로 인해 고성능 응용에 주로 사용됩니다.
장점
높은 장기 안정성과 정확도: 스퍼터링 박막 센서는 뛰어난 장기 안정성과 높은 정밀도를 제공합니다.
넓은 압력 범위: 낮은 압력부터 매우 높은 압력까지 처리할 수 있습니다.
온도 보상: 피에조저항 센서에 비해 온도 변화에 덜 영향을 받습니다.
강한 과부하 능력: 정격 한계를 초과하는 조건을 견딜 수 있으며, 손상이나 성능 저하 없이 예기치 않은 압력, 온도 또는 기타 작동 조건의 변동이 발생할 수 있는 응용에 적합합니다.
제한 사항
높은 비용: 복잡한 제조 공정으로 인해 이러한 센서는 더 비싼 경향이 있습니다.
응용
스퍼터링 박막 센서는 항공우주, 산업 자동화, 고압 시스템, 유압 시스템 및 중장비에서 널리 사용됩니다.
2.피에조저항 실리콘 압력 센서
작동 원리
피에조저항 압력 센서는 특정 반도체 재료(일반적으로 실리콘)의 저항이 기계적 변형을 받을 때 변하는 원리에 기반하여 작동합니다. 일반적으로 실리콘 다이어프램이 사용되며, 압력이 가해지면 다이어프램이 변형됩니다. 이 변형은 재료의 저항 변화를 초래하며, 이는 측정되어 압력 판독값으로 변환됩니다.
장점
높은 감도와 정확도: 실리콘 기반 압력 센서는 우수한 감도와 정밀한 측정으로 유명합니다. 안정성도 좋습니다.
작은 크기: 이 기술은 공간이 제한된 응용에 이상적인 컴팩트한 설계를 허용합니다.
비용 효율적: 피에조저항 센서는 비교적 저렴하게 생산할 수 있습니다.
제한 사항
온도 민감도: 이러한 센서는 온도 변동에 민감할 수 있으며, 추가 보상이 필요할 수 있습니다.
제한된 압력 범위: 주로 중간 압력 응용에 사용되며 극한 조건에서는 성능이 좋지 않을 수 있습니다.
응용
피에조저항 실리콘 센서는 자동차, 의료 기기 및 HVAC 시스템에서 일반적으로 사용되며, 높은 정확도와 컴팩트함이 중요합니다.
3. 스트레인 게이지 압력 센서
작동 원리
스트레인 게이지 압력 센서는 스트레인 게이지를 사용하여 작동합니다. 스트레인 게이지는 늘어나거나 압축될 때 저항이 변하는 저항기입니다. 스트레인 게이지는 일반적으로 다이어프램에 부착되며, 압력에 따라 변형됩니다. 스트레인 게이지의 저항 변화는 가해진 압력을 측정하는 데 사용됩니다.
장점
높은 정확도: 스트레인 게이지는 높은 정확도와 신뢰성으로 알려져 있습니다.
넓은 응용 범위: 다양한 압력 범위, 낮은 압력부터 매우 높은 압력까지 사용할 수 있습니다.
저비용: 이 기술은 상당히 성숙하여 경제적입니다.
제한 사항
온도 영향: 스트레인 게이지는 온도 변화에 영향을 받을 수 있으며, 보상이 필요할 수 있습니다.
복잡한 보정: 스트레인 게이지 기반 시스템은 정확성을 보장하기 위해 정밀한 보정이 필요합니다.
응용
스트레인 게이지 센서는 항공기, 의료 기기 및 산업 기계와 같은 높은 정확도가 요구되는 응용에 사용됩니다.
4. 세라믹 두꺼운 필름 압력 센서
작동 원리
세라믹 두꺼운 필름 센서는 저항성 필름으로 코팅된 세라믹 기판을 기반으로 합니다. 이 필름은 도전성 물질이 세라믹에 증착되는 두꺼운 필름 공정을 사용하여 적용됩니다. 압력이 가해지면 센서의 저항이 변하고, 이는 읽을 수 있는 전기 신호로 변환됩니다.
장점
높은 내구성: 세라믹 압력 센서는 가혹한 환경, 고온 및 공격적인 화학 물질에 강합니다. 부식에 강합니다.
넓은 압력 범위: 저압 및 고압 및 온도 애플리케이션 모두에 적합합니다.
비용 효율적: 얇은 필름 센서보다 생산 비용이 저렴합니다.
제한 사항
낮은 정확도: 얇은 필름 및 피에조저항 센서에 비해 세라믹 두꺼운 필름 센서는 일반적으로 정확도가 낮습니다.
응용 분야
세라믹 두꺼운 필름 센서는 자동차 시스템, 의료 장비, 유압 시스템 및 냉동 시스템에 일반적으로 사용됩니다.
5. 세라믹 정전용량 압력 센서
작동 원리
세라믹 정전용량 압력 센서는 커패시터의 일부를 형성하는 다이어프램을 사용합니다. 압력이 가해지면 다이어프램이 움직여 커패시터 플레이트 간의 거리가 변하고, 이로 인해 커패시턴스가 변경됩니다. 이 커패시턴스의 변화가 측정되어 압력 데이터로 변환됩니다.
장점
높은 정확도와 안정성: 이러한 센서는 변동하는 환경 조건에서도 시간이 지나도 높은 정확도와 안정성을 제공합니다.
높은 감도: 세라믹 정전용량 센서는 특히 저압 범위에서 우수한 감도를 제공합니다.
저전력 소비: 이러한 센서는 다른 유형보다 전력이 적게 필요합니다.
제한 사항
기계적 충격에 대한 민감성: 기계적 충격과 진동에 민감할 수 있으며, 이는 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
응용 분야
세라믹 정전용량 압력 센서는 의료 기기, 자동차 센서 및 산업용 압력 모니터링 시스템을 포함한 고정밀 애플리케이션에 사용됩니다.
6. 올바른 압력 센서를 선택하는 방법?
시장에 많은 종류의 압력 변환기가 있기 때문에 어떻게 올바른 것을 선택할 수 있을까요? 일반적으로 아래와 같은 요소에 따라 다릅니다.
압력 범위
귀하의 애플리케이션에 맞는 압력 범위의 센서를 선택하십시오. 센서가 측정하려는 최대 및 최소 압력을 처리할 수 있는지 확인하십시오.
압력 유형
압력은 게이지, 절대 및 차동 압력으로 나뉩니다. 게이지 압력 센서는 대기압에 대한 상대 압력을 측정합니다. 절대 압력 센서는 완전한 진공에 대한 압력을 측정합니다. 차동 압력 센서는 두 압력 간의 차이를 측정합니다. 애플리케이션 요구 사항에 따라 선택하십시오.
환경 조건
센서가 필요한 온도 한계 및 환경 내에서 작동할 수 있는지 확인하십시오. 다양한 환경에 적합한 재료를 선택하십시오.
정확도
센서가 필요한 정확도를 제공하는지 확인하십시오. 중요한 애플리케이션에는 높은 정확도가 필수적입니다.
출력 신호
다양한 센서는 예를 들어 아날로그 출력(예: 4-20mA, 0-10V, 0.5-4.5V) 및 디지털 출력(예: RS485, Modbus)과 같은 다양한 신호를 제공합니다.
전원 공급
시스템 요구 사항에 맞는 전원 공급 장치를 갖춘 센서를 선택하십시오. 예를 들어, DC 전원, 배터리 전원 또는 소나 전원.
내구성 및 수명
센서의 IP 등급, 방폭 성능을 고려하십시오. 가혹한 환경을 위해 설계된 센서는 일반적으로 더 오래 지속되며 유지보수가 적게 필요합니다.
비용
제품 비용 외에도 유지보수 및 교정 비용도 고려하십시오.
7. 결론
올바른 압력 센서를 선택하려면 여러 주요 요소와 감지 기술을 평가해야 합니다. 피에조저항, 정전용량, 스퍼터링 필름 또는 세라믹 중에서 귀하의 특정 애플리케이션 요구 사항에 맞는 것을 선택해야 합니다.
