Piezoelektriske tryksensorer fungerer efter princippet om den piezoelektriske effekt. Den piezoelektriske effekt opstår, når visse dielektriske materialer deformeres under en kraft i en bestemt retning, hvilket resulterer i intern polarisering og udseendet af modsatte ladninger på deres to modstående overflader. Når kraften fjernes, vender materialet tilbage til sin uladede tilstand; dette fænomen kaldes den direkte piezoelektriske effekt. Når kraftens retning ændres, ændres ladningernes polaritet også.
Omvendt, når et elektrisk felt påføres langs polarisationsretningen af det dielektriske materiale, deformeres det; når det elektriske felt fjernes, forsvinder deformationen; dette fænomen kaldes den omvendte piezoelektriske effekt. Piezoelektriske tryksensorer findes i mange typer og modeller og kan klassificeres i membran- og stempeltyper baseret på formen af det elastiske føleelement og kraft-lejemekanismen. Membrantypesensorer består hovedsageligt af en krop, en membran og et piezoelektrisk element. Det piezoelektriske element er understøttet på kroppen, og membranen overfører det målte tryk til det piezoelektriske element, som derefter udsender et elektrisk signal, der er proportionalt med det målte tryk. Denne type sensor er kendetegnet ved dens lille størrelse, gode dynamiske egenskaber og høje-temperaturmodstand. Moderne måleteknologi stiller stadig højere krav til sensorens ydeevne.
For eksempel, når man bruger tryksensorer til at måle og plotte indikatordiagrammet for en forbrændingsmotor, er vandkøling ikke tilladt under målingen, og sensoren skal kunne modstå høje temperaturer og være lille i størrelse. Piezoelektriske materialer er bedst egnede til udvikling af sådanne tryksensorer. Kvarts er et fremragende piezoelektrisk materiale, og den piezoelektriske effekt blev opdaget i det. En relativt effektiv metode er at vælge en kvartskrystalskæringsmetode, der er egnet til høje-temperaturforhold; for eksempel kan XYδ (+20 grad -+30 grad ) skåret kvartskrystaller modstå temperaturer op til 350 grader. LiNbO3-enkeltkrystaller har et Curie-punkt så højt som 1210 grader, hvilket gør dem til et ideelt piezoelektrisk materiale til fremstilling af{10}højtemperatursensorer.
Diffuseret siliciumtype: Trykket af det målte medium virker direkte på sensorens membran (rustfrit stål eller keramik), hvilket forårsager en mikro-forskydning af membranen proportional med mellemtrykket. Dette medfører en ændring i sensorens modstandsværdi, som detekteres af elektroniske kredsløb og omdannes til et standardmålesignal svarende til det tryk.
Safirtype: Ved at bruge strain gauge-princippet anvender den silicium-safir som det halvlederfølende element, der har uovertrufne metrologiske egenskaber.
Sapphire er sammensat af et enkelt-isolerende krystalelement, der ikke udviser hysterese, træthed eller kryb. Safir er stærkere og hårdere end silicium og er modstandsdygtig over for deformation. Safir har fremragende elasticitet og isoleringsegenskaber (op til 1000 grader). Derfor er halvlederfølende elementer fremstillet ved hjælp af silicium-safir ufølsomme over for temperaturændringer og opretholder fremragende driftsegenskaber selv ved høje temperaturer. Safir har stærk strålingsmodstand. Ydermere har silicium-safir-halvlederfølende elementer ingen p-n-drift, hvilket grundlæggende forenkler fremstillingsprocessen, forbedrer repeterbarheden og sikrer et højt udbytte.
Tryksensorer og transmittere lavet med silicium-sapphire-halvledersensorelementer kan fungere normalt under de hårdeste forhold og udviser høj pålidelighed, høj nøjagtighed, minimal temperaturfejl og høj omkostningseffektivitet-.
Mavetryksensorer og -transmittere består af et dobbelt-membrandesign: En titanlegeringsmålemembran og en titanlegeringsmodtagermembran. En safirwafer trykt med et heterogent epitaksialt strain gauge-brokredsløb er loddet på en målemembran af titanlegering. Det målte tryk overføres til en modtagemembran (modtagemembranen og målemembranen er sikkert forbundet med en trækstang). Under tryk deformeres den titaniumlegering, der modtager membranen. Denne deformation registreres af silicium-safirfølerelementet, hvilket forårsager en ændring i broens output, hvis størrelse er proportional med det målte tryk.
Sensorkredsløbet sikrer strømforsyning til strain gauge bridge-kredsløbet og konverterer ethvert ubalancesignal fra strain gauge-broen til en ensartet elektrisk signaludgang (0-5, 4-20mA eller 0-5V). I absolutte tryksensorer og transmittere fungerer safirwaferen, forbundet med en keramisk-baseret glaslodde, som et elastisk element, der omdanner det målte tryk til strain gauge-deformation, hvorved der opnås trykmåling.