ひずみゲージベース圧力センサの作動原理

圧力センサの多くは、いくつかのひずみゲージが設置されたスプリングエレメントからなります。つまり、作動原理は力センサと同様です。小さい圧力には感圧計測体としてダイヤフラムが使われることが多く、大きい圧力に使用されるスプリングエレメントは1本の鋼製の管からなります。

プロセス圧力によってスプリングエレメントに機械的負荷がかかり、負荷を受けたスプリングエレメントは変形して元の形状に戻ります。この変形量をひずみゲージ(SG)で計測し、それを計測アンプで解析します。

可能な限り最大のSG感度を得るには、ひずみまたは応力がプラスまたはマイナスで最大の場所にひずみゲージを設置するのが理想的です。計測体における正確なひずみ勾配とひずみ変形量は圧力センサの設計段階で分かっているため、計測グリッドの形状、位置、長さを最適化することができます。

計測体に設置された4つのひずみゲージはホイートストンブリッジ回路で接続されています。計測アンプがこれらのひずみゲージに励起電圧を供給し、ブリッジ回路の出力信号を収集、処理し、ひずみゲージの抵抗の変化を視認できるようにします。結果として現れる計測信号は、産業用計測アンプで処理され、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)に送信することができます。あるいは、高精度アンプを使用して信号を直接可視化することもできます。さらに、解析や保存のために信号をソフトウエアに送信するユニバーサルアンプを使って計測チェーンを構築することもできます。図2に、これら3つの計測チェーンの例を示します。

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