저압 트랜스듀서 이해: 기능, 설계, 응용

압력 트랜스듀서는 가해진 압력을 전기 신호로 변환하는 측정 장치입니다. 일반적으로 압력 트랜스듀서는 압력 하에서 변형되는 탄성 물질과 이 변형을 감지하는 전기적 부분의 두 부분으로 구성됩니다.

저압 트랜스듀서 작동 원리

측정할 압력 범위에 따라 탄성 물질은 부르돈관, 피스톤, 다이어프램, 벨로우즈 등 다양한 형태와 크기로 제작됩니다. 그중 가장 일반적인 것은 다이어프램입니다.
이 탄성 물질에 부착하여 압력 트랜스듀서를 만들 수 있는 세 가지 유형의 전기 장치가 있습니다. 여기에는 저항성, 정전용량, 유도성 유형이 포함됩니다.

• 저항성 압력 트랜스듀서는 변형 가능 물질에 접착된 스트레인 게이지를 사용합니다. 변형의 변화는 각 스트레인 게이지의 전기 저항 변화를 일으키며, 이는 휘트스톤 브리지로 측정할 수 있습니다.
• 정전용량형 압력 트랜스듀서에서 압력 변화는 두 정전용량 판 사이의 정전용량 변화로 측정됩니다. 한 판은 탄성 물질의 변형 측에 접착되고 다른 하나는 비가압 표면에 접착됩니다.
• 유도성 압력 트랜스듀서에서 탄성 물질의 변형은 강자성 코어의 선형 이동을 제공하는 데 사용됩니다. 이 선형 이동은 유도된 교류 전류를 변화시킵니다.

저압 측정

논의된 다양한 압력 트랜스듀서 중 부르돈 게이지, 압전 저항 다이어프램 게이지, 정전용량 다이어프램 게이지는 낮은 진공 압력 측정에 적합합니다. 부르돈 게이지는 대략 0~1000mbar 범위를 측정할 수 있는 반면, 다이어프램 게이지는 0.1~1000mbar 범위를 측정할 수 있습니다.
매우 낮은 압력의 경우 다른 원리에 기반한 다른 유형의 트랜스듀서가 있습니다. 여기에는 피라니 게이지, 열전대, 이온화 게이지가 포함됩니다.
첫 두 기술은 저압 환경에 배치된 가열 필라멘트에서 열이 손실되는 속도를 기반으로 합니다. 이 열 손실은 단위 부피당 가스 분자 수에 의존합니다.

• 피라니 게이지(Pirani gauge) - 이 게이지는 필라멘트 저항을 측정하여 필라멘트 온도를 계산합니다. 저항 측정은 휘트스톤 브리지 회로로 수행됩니다. 저항과 가해진 압력 사이의 관계는 매우 비선형적입니다.
• 열전대(Thermocouple) - 이 유형의 압력 트랜스듀서에서 열전대가 가열 필라멘트에 부착되어 온도를 측정합니다. 열전대의 기준 온도에는 실온이 사용됩니다. 열전대의 전압 출력은 가스 압력에 비선형적으로 변합니다.
• 이온화 게이지(Ionization gauge) - 10⁻³~10⁻¹³ atm 범위의 매우 작은 압력 측정에 매우 유용합니다. 여기서는 측정이 필요한 가스가 가열 필라민트 도움으로 이온화됩니다. 이온화 영역의 두 전극 사이의 전류를 측정하며, 이는 단위 부피당 이온 수가 가스 압력에 의존하기 때문에 가스 압력에 의존합니다.

전류 대 압력 관계는 선형적

저압 측정은 다음과 같은 애플리케이션에 사용됩니다:

• 의료 분야 - 네뷸라이저, 스피로미터 등
• 산업 분야 - HVAC 제어, 정적 덕트 압력 등

압력 트랜스듀서 내장 재료에 대한 시장 관심이 증가하고 있습니다:

• 일부에는 압력 감지를 전기 출력으로 전달하기 위해 수은이 포함되어 있습니다. 많은 주에서 수은은 금지 물질이지만 시행되지 않거나, 기존 장비에 사용된 수은은 허용하되 신제품에는 금지하는 경우가 있습니다.
• 두 번째 물질은 트랜스듀서에서 수은 대신 사용되는 NaK(나트륨 칼륨)입니다. NaK는 공기(산소)에 노출되면 불꽃을 튀깁니다. 인화성이 높은 환경에서는 위험입니다.
• 이제 시장에 훨씬 두꺼운 다이어프램(수명 연장)을 가지고 더 긴 보증 기간과 함께 제공되는 신제품이 있습니다. 충전물이 없고 전자식으로 작동합니다.

시장 압력이 결국 수은과 NaK를 해당 장비를 이용한 제품 제조 고객들 사이에서 용납할 수 없게 만들 것으로 봅니다.

800-844-8405로 전화하여 압력 트랜스듀서에 대한 자세한 정보를 얻으십시오.