圧力センサー

圧力センサーは、気体や液体が単位面積当たりに及ぼす力を、ダイヤフラムの変形などを介して抵抗、静電容量、電荷等の電気信号へ変換するセンサーです。圧力Pは力Fを面積Aで割った$P=F/A$で、単位Paは$\mathrm{N/m^2}$です。

■ 試験で押さえるポイント

• 絶対圧は真空を0とし、ゲージ圧は大気圧を0とし、差圧は二つの測定口の圧力差を表します。同じ数値でも基準が違うため区別します。

• ピエゾ抵抗式はダイヤフラムのひずみに伴う抵抗変化、静電容量式は電極間隔の変化、圧電式は変動圧力による電荷を利用します。圧電式は静的圧力の長時間測定には不向きです。

• 測定範囲、精度、温度特性、応答速度、過大圧への耐性、測定流体への耐食性を確認し、配管の詰まりや設置高さによる誤差も考慮します。

• 圧力から液位、流量、荷重へ換算する場合は、密度、受圧面積、配管条件など換算モデルの前提が必要で、センサーがそれらを直接測るとは限りません。

■ 選択肢での判断ポイント

$P=F/A$、絶対圧・ゲージ圧・差圧の基準、ダイヤフラムの変形を電気量へ変える原理を押さえます。単位換算では$1\,\mathrm{kPa}=1{,}000\,\mathrm{Pa}$です。

例: 面積0.01m²の受圧面へ200Nの力が一様に加わると、圧力は$200/0.01=20{,}000\,\mathrm{Pa}=20\,\mathrm{kPa}$です。