Drucksensoren

Abbildung 4.1: Offenes U-Rohr-Barometer

Abbildung 4.2: Prinzipieller Aufbau einer Druckmessdose

Das U-rohr Barometer wird heute kaum noch benutzt. In heutigen Sphygmomanometern wird meist eine Druckmessdose verwendet. Es sind Drucksensoren erfordert, welche ein elektrisches Signal abgeben. Als Geber lassen sich induktive, kapazitive und potentiometrische unterscheiden.

Induktive Geber

nutzen die Verformung der Membran zur Verschiebung eines leitfähigen Werkstoffes in einer Spule, wodurch sich die Induktivität ändert.

Kapazitive Senoren

bestimmen die Kapazität zwischen Druckmembran und Referenzelektrode.

Potentiometrische Sensoren

beruhen auf Widerstandsänderung eines Werkstoffes, welche durch Verformung aber auch mikrospopische Veränderungen in der Kristallstruktur verursacht werden.

$$\frac{\Delta R}{R} = \frac{\sigma}{E} \cdot \left( 1+2\mu +k\right) \sim \Delta P$$ (4.1)

Mit $\sigma$: Spannung der Membran, E: Elastizitätsmodul (wenn Durchbiegung klein gegenüber Abmessungen der Membran): $\sigma \sim \Delta P$, $\mu$: Querkontraktionszahl (bei Metallen zwischen 0,3 und 0,5, k-Faktor (bei n-dot $>$ 0, bei p-dot $<$ 0) zwischen 0 und 4,4). Druckgeber werden meist auf Trägermembran aufgebracht.

Abbildung: Membran mit einer integrierten Vollbrückenschaltung

Als Trägermembran wird Siliziummembran verwendet. Auf ihr werden die Drucksensoren durch Ionenimplantation hergestellt. ( $\rightarrow$ sehr kleine Abmessung, billig, erlaubt sogar ``Wegwerfdrucksensoren'' für einmaligen Gebrauch).