Тензо-або п’єзорезистивний принцип вимірювання
Наступним після ємнісного був запропонований тензо- або п'єзорезистивний принцип вимірювання тиску, що ґрунтується на зміні питомого опору речовини при деформації (тензорезистивний ефект). Термін "тензорезистивний" використовується, як правило, по відношенню до сенсорів, в яких використовуються тонкоплівкові тензоперетворювачі, або структури КНС (кремній на сапфірі). У таких сенсорах пружним елементом є металева або керамічна мембрана, на яку наклеюється напівпровідниковий тензоперетворювач. "П'єзорезистивними" зазвичай називають монокристалічні кремнієві сенсори з дифузійними п'єзорезисторами, в яких пружним елементом служить сама кремнієва мембрана. Типовий тензорезистивний сенсор тиску на основі структури КНС складається з пружної металевої мембрани, до якої припаяний тензоперетворювач, що є підкладкою із сапфіру, на якій методом гетероепітаксіального нарощування сформований вимірювальний міст Уітстона з кремнієвих тензорезисторів. Крім тензомоста, на підкладці сформовано схему температурної компенсації (на малюнку не показано). Мембрана з технологічних міркувань робиться досить товстою, оскільки поверхня, на яку припаюється КНС, повинна бути відполірована з високою чистотою. Достоїнствами тензорезистивного принципу вимірювання тиску є порівняльна простота у виготовленні, невисока вартість та потенційно широкий діапазон робочих температур.
До недоліків тензорезистивних сенсорів можна віднести: низьку чутливість (в межах 1%); значні гістерезисні явища та нестабільність (через неоднорідність конструкції та "втому" металу мембрани); сильний вплив температури (за рахунок відмінності коефіцієнтів температурного розширення елементівсенсора та зміни електропровідності кремнію); сильний вплив статичного тиску (через відмінність пружних властивостей елементів конструкції); наявність нелінійності.
Так само, як і ємнісні, сучасні датчики тензорезистивні піддаються при випуску характеризації. Даний тип сенсора знайшов застосування в аналогових однограничних датчиках надлишкового та абсолютного тиску, вимоги до яких суттєво менш жорсткі, ніж до багатограничних датчиків тиску. Провідними світовими виробниками багатогранні тензорезистивні датчики тиску зараз практично не випускаються.
Конструкція пьезорезистивного сенсора представлена малюнку. Як і тензорезистивний, він містить пружну мембрану, закріплену на скляній основі, на якій є міст Уітстона, що перетворює деформацію мембрани електричний сигнал. Однак у даному випадку мембрана виготовляється з монокристалічного кремнію, а замість тензорезисторів використовуються сформовані методом дифузії п'єзорезистори. Оскільки жорсткість кремнієвої мембрани значно нижча, ніж металевої, різниця тисків передається від зовнішніх розділових мембран через силіконову олію безпосередньо на сенсор без використання важелів, тяг тощо.
Достоїнствами п'єзорезистивних сенсорів є малий гістерезис, стійкість до вібрації та однорідність пружної мембрани. Недоліки в основному ті ж, що у тензорезистивних, але виражені меншою мірою: низька чутливість (2.5%); сильний вплив температури (за рахунок зміни питомого опору п'єзорезисторів); суттєвий вплив статичного тиску; недостатня стабільність (фактором дрейфу є забрудненість домішками); наявність нелінійності.
ПриЗастосування ємнісних, тензо- та п'єзорезистивних сенсорів у багатограничних перенастроюваних датчиках тиску має значення ще один недолік – аналоговий вихідний сигнал, який необхідно посилювати і оцифровувати для обробки мікропроцесором електронного модуля. Узагальнена функціональна схема датчика тиску з аналоговим сигналом сенсора представлена малюнку. Незважаючи на наявність мікропроцесора, такий датчик не може повністю реалізувати всі переваги цифрової схемотехніки, оскільки аналогові ланцюги вимірювального підсилювача та АЦП є потенційним джерелом шумів, нелінійності та дрейфу. Крім того, у цій схемі при перенастроюванні шкали для максимального використання розрядності АЦП змінюється коефіцієнт посилення сигналу з сенсора. Це призводить до необхідності перевірки та підстроювання нуля після переналаштування шкали (для кращих датчиків такого типу) і навіть до багаторазового ітераційного підстроювання нуля та шкали з використанням калібратора тиску та струму (для менш досконалих датчиків). Використання цифрових комунікаційних протоколів (типу HART та інших) не позбавляє цієї процедури, просто підстроювання проводиться з клавіатури комунікатора, а не за допомогою потенціометрів і кнопок.