Cos’è un sensore di pressione?

  • Definizione di pressione come grandezza di misura: La pressione si definisce come la forza applicata da un liquido o un gas su una superficie e viene generalmente misurata in unità di forza per unità o area di superficie. Le unità di misura comunemente usate sono i Pascal (Pa), i Bar (bar), i N/mm2 o psi (pounds per square inch / libbre per pollice quadrato).
  • Definizione di sensore: Un sensore è un dispositivo che misura una grandezza fisica e la traduce in segnale. Per grandezza fisica si intende, ad esempio, la temperatura, la forza o naturalmente la pressione. Il segnale è nella maggior parte dei casi elettrico, ma può essere anche ottico.
  • Definizione di sensore di pressione: Di conseguenza, un sensore di pressione è uno strumento costituito da un elemento di rilevazione della pressione che determina la pressione reale applicata al sensore (utilizzando principi di funzionamento diversi) e da alcuni componenti che convertono tali informazioni in un segnale in uscita.

Principi di funzionamento dei sensori di pressione

Esiste una varietà di tecnologie utilizzate nei sensori di pressione perchè possano fornire risultati accurati. Di seguito alcuni esempi:

  • Anche i sensori di pressione basati su estensimetri usano un elemento di rilevazione della pressione su cui sono incollati estensimetri in metallo o su cui sono applicati tramite spruzzamento estensimetri con pellicola sottile. Questo elemento di misura può essere un diaframma; nel caso di estensimetri in lamina di metallo, è possibile utilizzare anche corpi di misura di tipo incapsulato. Il design monolitico di tipo incapsulato ha il grande vantaggio di offrire maggiore rigidezza e la capacità di misurare pressioni molto elevate, fino a 15.000 bar. Il collegamento elettrico viene di norma effettuato tramite un ponte di Wheatstone che consente una buona amplificazione del segnale e risultati di misura precisi e costanti. Vedi la nostra offerta di sensori di pressione basati su estensimetri.
  • I sensori di pressione capacitivi utilizzano la pressione in cavità e un diaframma per produrre un condensatore variabile. Quando viene applicata pressione, il diaframma subisce una deformazione e la capacità elettrica diminuisce proporzionalmente. Questa variazione di capacità può essere misurata elettricamente per essere poi messa in relazione con la pressione applicata. Questi sensori sono limitati a pressioni basse (circa 40 bar).
  • I sensori di pressione piezoresistivi sono costituiti da un diaframma (per la maggior parte in silicone) con estensimetri integrati per rilevare le deformazioni risultanti dalla pressione applicata. La configurazione tipica di questi estensimetri è un circuito a ponte di Wheatstone che riduce la sensibilità e aumenta i valori in uscita. Grazie al materiale usato, il limite di pressione è di circa 1000 bar.
  • A differenza delle tecnologie descritte qui sopra, che utilizzano tutte la curvatura di un corpo di misura, i sensori di pressione a risonanza usano le variazioni nella frequenza di risonanza in un meccanismo di rilevazione per misurare le sollecitazioni provocate dalla pressione applicata. A seconda del design dei sensori, l’elemento di risonanza può essere esposto al mezzo, nel qual caso la frequenza di risonanza dipende dalla densità del mezzo. In alcuni casi questi sensori sono sensibili agli urti e alle vibrazioni.

Altri sensori di pressione che non utilizzano un corpo di misura sono i sensori termici o a ionizzazione che misurano la pressione applicata utilizzando le variazioni nella conduttività termica dovute alle variazioni di densità nel flusso delle particelle caricate.

 

 

Tipi di misurazione della pressione

Per classificare i sensori di pressione, si utilizzano diversi parametri, tra cui l’intervallo di pressione che misurano, gli intervalli di pressione in condizioni di funzionamento o il tipo di pressione che misurano.

I diversi tipi di pressione utilizzati possono essere pressione assoluta, pressione manometrica, pressione con manometro sigillato e pressione differenziale.

  • I sensori di pressione assoluta misurano la pressione relativa a una camera di riferimento (quasi-vuoto).
  • I sensori di pressione manometrica (o sensori di pressione relativa) vengono usati per misurare la pressione relativa alla pressione atmosferica attuale.
  • I sensori di pressione con manometro sigillato sono simili ai sensori di pressione manometrica, ma misurano la pressione relativa a una pressione fissa invece che alla pressione atmosferica attuale.
  • I sensori di pressione differenziale determinano la differenza tra due pressioni e possono essere utilizzati per misurare cali di pressione, livelli di fluido e portate.

Il vantaggio evidente di un sensore di pressione assoluta è quello di ottenere misurazioni relative sempre alla stessa pressione (vuoto) e quindi non soggette alle variazioni della pressione atmosferica o della temperatura.

 

 

Sensori di pressione di HBM

HBM ha oltre 65 anni di esperienza nello sviluppo e nella costruzione di dispositivi di prova e misura, tra cui i sensori di pressione basati su estensimetri.

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