امکان سنجی طراحی و ساخت سنسور اندازه گیری فشار استاتیکی

دو نوع از سنسور ها معمولاً برای اندازه گیری فشار در آزمایشات استفاده می شود: سنسورهای پیزوالکتریک و پیزورزیستیو . سنسورهای پیزوالکتریک رزولوشن زمانی بالاتری ارائه می کنند و استفاده از آنها ساده تر است. هر چند، محدوده های فشار و زمانی آنها کاملاً محدود است. درمقابل، سنسورهای پیزورزیستیو می توانند در طیف گسترده ای از فشارها (gpa100mpa-1) و زمان ها (بارگذاری استاتیک - ms ) استفاده شوند. با این حال، تفسیر اندازه گیری های پیزورزیستیو همیشه آسان نیست. سه مشکل قابل توجه عبارتند از (الف) عدم درک دقیق پاسخ سنسور، به خصوص اثرات هیسترزیس در طول بارگذاری و باربرداری، (ب) تفسیر داده ها برای شرایط بارگذاری که از شرایط کالیبراسیون آزمایش ها منحرف می شود ، و (ج) تغییرات در مواد سنسور یا ترکیبات عنصر حس کننده. در این پروژه طراحی و ساخت یک نوع سنسور فشار متکی بر ساختار پیزوالکتریک در دستور کار قرار گرفته است. عناصر مهم و اصلی سنسور متشکل از پیزوالکتریک اسکرین پرینت شده است که به عنوان المان حسگر می باشد و هم چنین 5 قطعه اساسی شامل دیافراگم، هوسینگ، الکترودها و کانکتور می باشد. از فرایند های جوش لیزر، بانضمام وایرکات، ماشین کاری تخلیه الکتریکی، قالب پرس، تراشکاری، فرزکاری و ... در روش ساخت استفاده شده است. المان حسگر، شامل یک لایه پیزوالکتریک دایره ای است که در بین دو لایه ی هادی اسکرین پرینت شده است، با ضخامت 5/0 میلی متر و قطر 5 میلی متر می باشد. المان حساس ساختاری متشکل از یک خازن صفحه ای با فیلم پیزوالکتریک به عنوان دی الکتریک و دو لایه ی هادی، بر اساس ماده نقره به عنوان پوشش الکترود است. فیلم پیزوالکتریک در یک محفظه ی فولاد ضد زنگ برای تست های دینامیکی بسته بندی شده است. محدوده ی اندازه گیری فشار های تا mpa 100 را در بر می گیرد درحالی که زمان پاسخ کمتر از sµ10 می باشد.