Piezoelektriske trykksensorer fungerer etter prinsippet om den piezoelektriske effekten. Den piezoelektriske effekten oppstår når visse dielektriske materialer deformeres under en kraft i en bestemt retning, noe som resulterer i intern polarisering og utseendet av motsatte ladninger på deres to motstående overflater. Når kraften fjernes, går materialet tilbake til sin uladede tilstand; dette fenomenet kalles den direkte piezoelektriske effekten. Når retningen på kraften endres, endres også ladningenes polaritet.
Omvendt, når et elektrisk felt påføres langs polarisasjonsretningen til det dielektriske materialet, deformeres det; når det elektriske feltet fjernes, forsvinner deformasjonen; dette fenomenet kalles den inverse piezoelektriske effekten. Piezoelektriske trykksensorer kommer i mange typer og modeller, og kan klassifiseres i membran- og stempeltyper basert på formen til det elastiske føleelementet og kraftbærende mekanisme. Sensorer av membrantypen består hovedsakelig av en kropp, en membran og et piezoelektrisk element. Det piezoelektriske elementet støttes på kroppen, og membranen overfører det målte trykket til det piezoelektriske elementet, som deretter sender ut et elektrisk signal som er proporsjonalt med det målte trykket. Denne typen sensor kjennetegnes av sin lille størrelse, gode dynamiske egenskaper og høye-temperaturmotstand. Moderne måleteknologi stiller stadig høyere krav til sensorytelse.
For eksempel, ved bruk av trykksensorer for å måle og plotte indikatordiagrammet til en forbrenningsmotor, er vannkjøling ikke tillatt under målingen, og sensoren må tåle høye temperaturer og være liten i størrelse. Piezoelektriske materialer er best egnet for å utvikle slike trykksensorer. Kvarts er et utmerket piezoelektrisk materiale, og den piezoelektriske effekten ble oppdaget i det. En relativt effektiv metode er å velge en kvartskrystallskjæringsmetode som er egnet for høye-temperaturforhold; for eksempel kan XYδ (+20 grad -+30 grad ) kutte kvartskrystaller tåle temperaturer opp til 350 grader . LiNbO3-enkeltkrystaller har et Curie-punkt så høyt som 1210 grader, noe som gjør dem til et ideelt piezoelektrisk materiale for produksjon av{10}høytemperatursensorer.
Diffusert silisiumtype: Trykket til det målte mediet virker direkte på membranen til sensoren (rustfritt stål eller keramikk), og forårsaker en mikro-forskyvning av membranen proporsjonal med middeltrykket. Dette forårsaker en endring i sensorens motstandsverdi, som detekteres av elektroniske kretser og konverteres til et standard målesignal som tilsvarer det trykket.
Safirtype: Ved å bruke strain gauge-prinsippet bruker den silisium-safir som halvledersensorelementet, og har uovertruffen metrologiske egenskaper.
Sapphire er sammensatt av et enkelt-isolerende element, som ikke viser hysterese, tretthet eller kryp. Safir er sterkere og hardere enn silisium, og er motstandsdyktig mot deformasjon. Safir har utmerket elastisitet og isolasjonsegenskaper (opp til 1000 grader). Derfor er halvlederfølende elementer laget av silisium-safir ufølsomme for temperaturendringer og opprettholder utmerkede driftsegenskaper selv ved høye temperaturer. Safir har sterk strålingsmotstand. Videre har silisium-sapphire-halvledersensorelementer ingen p-n-drift, noe som forenkler produksjonsprosessen fundamentalt, forbedrer repeterbarheten og sikrer høy ytelse.
Trykksensorer og sendere laget av silisium-sapphire-halvledersensorer kan fungere normalt under de tøffeste forholdene, og viser høy pålitelighet, høy nøyaktighet, minimal temperaturfeil og høy kostnadseffektivitet.-
Gastriske trykksensorer og -transmittere består av en dobbel-membrandesign: En titanlegeringsmålingsmembran og en titanlegeringsmottakende membran. En safirskive trykket med en heterogen epitaksial strekningsmålerbrokrets er loddet på en målemembran av titanlegering. Det målte trykket overføres til en mottakermembran (mottaksmembranen og målemembranen er sikkert forbundet med en strekkstang). Under trykk deformeres membranen som mottar titanlegeringen. Denne deformasjonen registreres av silisium-safirfølerelementet, og forårsaker en endring i broutgangen, hvis størrelse er proporsjonal med det målte trykket.
Sensorkretsene sørger for strømforsyning til strain gauge bridge-kretsen og konverterer ethvert ubalansesignal fra strain gauge bridge til en jevn elektrisk signalutgang (0-5, 4-20mA eller 0-5V). I absolutte trykksensorer og transmittere fungerer safirskiven, koblet til en keramikkbasert glassloddemetall, som et elastisk element, og konverterer det målte trykket til deformasjon av strekkmåler, og oppnår dermed trykkmåling.