Mis on rõhuandurid?

Rõhuandurite järele on nõudlus olnud alates auruajastu tulekust. Iga päev kasutatakse miljardeid selliseid andureid, et jälgida vedelike rõhku torudes, mootorites, hüdraulikasüsteemis või looduses. Tahkete ainete või gaaside rõhu määramiseks kasutatakse ka spetsiaalseid andureid. Tüüpiline rõhuandur on umbes kuuptolli suurune, kuigi mõned võivad olla sada või enam korda väiksemad, näiteks need, mida kasutatakse mikroelektromehaanilistes süsteemides.

Enamik kaasaegseid rõhuandureid töötavad põhimõttel, mida nimetatakse piesoresistentsuseks. Rõhk paneb materjali teatud kiirusega elektrit juhtima, mis viib kindla rõhutasemega seotud laenguvoolu kindla tasemeni. See laeng juhitakse juhtmesse, mis viib juhtpaneeli ja ekraanini inimeste analüüsimiseks.

Tavalised rõhuandurid kasutavad takistusliku kandjana kiletakisteid, tensomõõtureid, metallisulameid või polükristallilisi pooljuhte. Need materjalid juhivad rohkem või vähem elektrit, tuginedes nende struktuuri geomeetrilistele deformatsioonidele. Kuna rõhu lineaarne tõus ei too kaasa deformatsiooni lineaarset suurust, tuleb tegeliku rõhu määramiseks kasutada kalibreerimistehnikaid. Need on enamikus süsteemides sisse ehitatud.

Tundlikumates monokristallilistel pooljuhtidel põhinevates rõhuandurites, mis on valmistatud tavapärase pooljuhttehnoloogia abil, võivad väikesed deformatsioonid põhjustada suuri takistuse muutusi. Takistuse muutus ei põhine juhtiva materjali geomeetrilistel deformatsioonidel, vaid väiksematel, õrnematel konstruktsioonikõverustel.

Rõhuandureid on mitut erinevat tüüpi. Üks on absoluutrõhuandur, mis mõõdab absoluutset rõhku, kasutades võrdluspunktina vaakumit. Teine on mõõteandur, mis mõõdab rõhku ümbritseva õhurõhu alusel. Samuti on diferentsiaalrõhu andurid, mis mõõdavad kahe kontakti rõhkude erinevust.

Tavaliselt on mõõdetava vedeliku ja rõhuanduri enda vahel vahepealne keskkond. Sageli kasutatakse metallist membraani või hermeetiliselt suletud vedelikukambrit. Eriti lenduvate või söövitavate materjalide (nt kuuma õli mootoris) rõhu mõõtmisel kasutatakse õrna anduri kahjustamise vältimiseks vahekihti. Peale nende peaaegu üldlevinud kasutuse protsessiseadmetes kasutavad loodusteadlased rõhuandureid ka selliste muutujate määramiseks nagu jääkoti sügavus või kivimikihi tihedus.