Nei transitori veloci di pressione, quelli che durano microsecondi, il problema non è il valore di picco ma la banda: un sensore lento restituisce un evento smussato, cioè un evento che non è mai esistito. Il sensore piezoelettrico a quarzo nasce per questo, e lo fa dove la temperatura esclude quasi ogni alternativa.
L'elemento sensibile in quarzo lavora da -196 a +316 °C, cioè dal criogenico alle alte temperature di scarico: è l'intervallo che apre le porte alle prove di combustione, al monitoraggio delle turbine a gas e alla propulsione aerospaziale, dove i sensori con elettronica integrata in punta non arrivano. La custodia in acciaio inox è sigillata ermeticamente ed elettricamente isolata, dettaglio che elimina i loop di massa quando il sensore è montato su una struttura metallica già elettricamente rumorosa.
La sensibilità è di 1,0 mV/psi con tolleranza ±10% su un fondo scala di ±5000 psi, pari a ±34,5 MPa, e la pressione statica ammessa arriva a 10.000 psi. C'è quindi un fattore due di margine tra il campo di misura e il limite strutturale: su un banco di prova è la differenza tra un sensore che sopravvive a un evento anomalo e uno da sostituire.
La risposta in frequenza va da 0,8 Hz a 10 kHz entro ±3 dB, con frequenza di risonanza montata oltre i 200 kHz e tempo di salita minimo di 2 µs. La costante di tempo di scarica, tra 0,2 e 1 secondo, definisce il limite inferiore utile: è un sensore per eventi, non per pressioni statiche, e va scelto sapendolo. L'uscita è IEPE e quindi compatibile con qualunque acquisitore a corrente costante, senza amplificatore di carica esterno; la connessione è a cavo fisso, soluzione che elimina il connettore come punto debole negli ambienti vibranti. La linearità resta entro ±1% del fondo scala.
Media pressione
Alta pressione
±5000 psi (±34,5 MPa)
Test, banchi prova e ricerca
IEPE / CCLD
1,0 mV/psi (±10%)
10.000 psi (68,9 MPa)
da 0,8 Hz a 10.000 Hz (±3 dB)
maggiore di 200 kHz
2 µs
da 0,2 a 1 s
±1% FS
quarzo
acciaio inox elettricamente isolato, sigillatura ermetica
cavo fisso
da -196 a +316 °C