Paine määritellään mitattuna suurena: sitä voidaan kuvata voimana, jonka neste tai kaasu kohdistaa pintaan, ja se mitataan yleensä voimana pinta-alayksikköä kohti. Yleiset yksiköt ovat Pascal (Pa), Bar (bar), N/mm² tai psi (naulaa neliötuumaa kohti).
Anturin määritelmä: Anturi on laite, joka mittaa fyysisen suuren ja muuntaa sen signaaliksi. Mitattava suure voi olla lämpötila, pituus, voima tai paine jne. Signaali on yleensä sähköinen signaali, mutta se voi olla myös optinen signaali.
Paineanturin määritelmä: Paineanturi on laite, joka koostuu paine{0}}herkistä elementeistä, jotka määrittävät anturiin kohdistetun todellisen paineen (eri toimintaperiaatteiden avulla) ja muuntavat painetiedot lähtösignaaliksi.
Paineenmittausperiaatteet
Paineanturit käyttävät erilaisia tekniikoita tarkkojen tulosten tuottamiseksi.
Venymä-pohjaiset paineanturit:** Näissä käytetään venymämittareita paine{1}}herkänä elementtinä, mikä tyypillisesti saadaan aikaan liittämällä metallikalvovenymäanturi tai kalvo lieriömäiseen elastomeeriin. Venymä-pohjaisten paineantureiden suurin etu on niiden erittäin suuri jäykkyys, joka mahdollistaa jopa 15 000 baarin paineen mittaamisen. Sähköliitännät tehdään yleensä Wheatstone-sillalla, mikä johtaa erittäin tarkkoihin ja johdonmukaisiin mittauksiin.
Kapasitiiviset paineanturit:** Ne käyttävät painekammiota ja kalvoa muuttuvan kapasitanssin tuottamiseen. Painetta käytettäessä kalvo muuttaa muotoaan ja kapasitanssi pienenee vastaavasti. Jännitteestä -riippuva sähköinen signaali lähetetään sitten mittauspiirin kautta. Nämä anturit on rajoitettu noin 40 baarin matalapaineisiin.
Pietsoresistiiviset paineanturit:** Nämä koostuvat pääasiassa piistä tehdystä kalvosta, joka käyttää integroitua venymämittaria havaitsemaan kohdistetun paineen aiheuttaman jännityksen. Wheatstone-siltaa käytetään tyypillisesti vähentämään herkkyyttä ja lisäämään tehoa. Käytettyjen materiaalien vuoksi paine on rajoitettu noin 1000 bariin.
Toisin kuin yllä mainitut tekniikat, resonanssipaineanturit käyttävät mittausmekanismin resonanssitaajuuden muutoksia mittaamaan kohdistetun paineen aiheuttamaa rasitusta.** Tämän tyyppisessä anturisuunnittelussa resonanssielementti voidaan altistaa väliaineelle, jossa resonanssitaajuus riippuu väliaineen tiheydestä. Nämä anturit ovat tyypillisesti herkkiä iskuille ja tärinälle.
Muita paineantureita, joissa ei käytetä mittauskappaletta, ovat lämpö- tai ionisaatiopaineanturit, jotka hyödyntävät varautuneiden hiukkasten virtauksesta johtuvia tiheyden muutoksia mittaamaan kohdistettua painetta.
Paineenmittauskategoriat
Paineanturit voidaan luokitella useilla tavoilla, mukaan lukien niiden mittaama painealue, käyttölämpötila-alue tai mitattava paine.
Absoluuttisen paineen anturi: Mittaa painetta suhteessa vertailukammioon (lähellä tyhjiötä).
Mittaripaineanturi: Tai suhteellinen paineanturi, jota käytetään mittaamaan painetta suhteessa vallitsevaan ilmanpaineeseen.
Suljettu mittauspaineanturi: Samanlainen kuin mittaripaineanturi, mutta se mittaa painetta suhteessa kiinteään paineeseen nykyisen ilmanpaineen sijaan.
Paine-eroanturi: Määrittää kahden paineen välisen eron ja sitä voidaan käyttää painehäviön, nesteen tason ja virtausnopeuden jne. mittaamiseen.
Absoluuttisten paineantureiden merkittävä etu on, että ne mitataan aina samaa vertailupainetta (tyhjiötä) vastaan, eivätkä siksi vaikuta niihin ilmanpaineen ja lämpötilan muutokset.
