Пиезоелектричните сензори за налягане работят на принципа на пиезоелектричния ефект. Пиезоелектричният ефект възниква, когато определени диелектрични материали се деформират под въздействието на сила в определена посока, което води до вътрешна поляризация и появата на противоположни заряди на двете им противоположни повърхности. Когато силата бъде премахната, материалът се връща в незареденото си състояние; това явление се нарича директен пиезоелектричен ефект. Когато посоката на силата се промени, полярността на зарядите също се променя.
Обратно, когато се прилага електрическо поле по посоката на поляризация на диелектричния материал, той се деформира; когато електрическото поле се премахне, деформацията изчезва; това явление се нарича обратен пиезоелектричен ефект. Пиезоелектричните сензори за налягане се предлагат в много типове и модели и могат да бъдат класифицирани като диафрагмени и бутални типове въз основа на формата на еластичния чувствителен елемент и силовия-лагерен механизъм. Сензорите от диафрагмен тип се състоят главно от тяло, диафрагма и пиезоелектричен елемент. Пиезоелектричният елемент се поддържа върху тялото, а диафрагмата предава измереното налягане към пиезоелектричния елемент, който след това извежда електрически сигнал, който е пропорционален на измереното налягане. Този тип сензори се характеризират с малки размери, добри динамични характеристики и висока-температурна устойчивост. Съвременната технология за измерване поставя все по-високи изисквания към производителността на сензора.
Например, когато се използват сензори за налягане за измерване и начертаване на индикаторната диаграма на двигател с вътрешно горене, не се допуска водно охлаждане по време на измерването, а сензорът трябва да може да издържа на високи температури и да е с малки размери. Пиезоелектричните материали са най-подходящи за разработване на такива сензори за налягане. Кварцът е отличен пиезоелектричен материал и в него е открит пиезоелектричният ефект. Относително ефективен метод е да изберете метод за рязане на кварцови кристали, подходящ за високи-температурни условия; например XYδ (+20 степен -+30 степен ) изрязани кварцови кристали могат да издържат на температури до 350 градуса. Монокристалите LiNbO3 имат точка на Кюри до 1210 градуса, което ги прави идеален пиезоелектричен материал за производство на високо{10}}температурни сензори.
Тип дифузен силиций: Налягането на измерваната среда действа директно върху диафрагмата на сензора (от неръждаема стомана или керамика), причинявайки микро-изместване на диафрагмата, пропорционално на налягането на средата. Това причинява промяна в стойността на съпротивлението на сензора, която се открива от електронната схема и се преобразува в стандартен измервателен сигнал, съответстващ на това налягане.
Тип сапфир: Използвайки принципа на тензодатчика, той използва силициев-сапфир като полупроводников чувствителен елемент, притежаващ несравними метрологични характеристики.
Сапфирът е съставен от единичен-кристален изолационен елемент, който не проявява хистерезис, умора или пълзене. Сапфирът е по-здрав и по-твърд от силиция и е устойчив на деформация. Сапфирът има отлична еластичност и изолационни свойства (до 1000 градуса). Следователно полупроводниковите чувствителни елементи, направени с помощта на силициев -сапфир, са нечувствителни към температурни промени и поддържат отлични работни характеристики дори при високи температури. Сапфирът има силна устойчивост на радиация. Освен това сензорните елементи от силициев-сапфирен полупроводник нямат p-n дрейф, което фундаментално опростява производствения процес, подобрява повторяемостта и осигурява висок добив.
Сензорите за налягане и трансмитерите, направени със сензорни елементи от силициев-сапфирен полупроводник, могат да работят нормално при най-суровите условия, показвайки висока надеждност, висока точност, минимална температурна грешка и висока-ефективност на разходите.
Сензорите и трансмитерите за стомашно налягане се състоят от дизайн с двойна-диафрагма: измервателна диафрагма от титаниева сплав и приемна диафрагма от титанова сплав. Сапфирена пластина, отпечатана с хетерогенна епитаксиална мостова схема на тензодатчика, е запоена върху измервателна диафрагма от титанова сплав. Измереното налягане се предава към приемна диафрагма (приемащата диафрагма и измервателната диафрагма са надеждно свързани чрез свързващ прът). Под налягане приемащата диафрагма от титанова сплав се деформира. Тази деформация се усеща от силициев-сапфиров сензорен елемент, причинявайки промяна в изхода на моста, чиято величина е пропорционална на измереното налягане.
Веригата на сензора осигурява захранване към мостовата верига на тензометричния датчик и преобразува всеки сигнал за дисбаланс от моста на тензометричния датчик в равномерен изходен електрически сигнал (0-5, 4-20mA или 0-5V). В сензорите и трансмитерите за абсолютно налягане сапфировата пластина, свързана със стъклена спойка на основата на керамика, действа като еластичен елемент, преобразувайки измереното налягане в деформация на тензодатчика, като по този начин се постига измерване на налягането.