Der piezoelektrische Drucksensor funktioniert nach dem piezoelektrischen Prinzip, das Jacques und Pierre Curie 1880 entdeckten. Sie stellten fest, dass sich die Oberflächen bestimmter Kristalle – unter anderem von Quarz – elektrisch aufladen, wenn sie mechanisch belastet werden. Diese elektrische Ladung ist exakt proportional zu der auf den Kristall wirkenden Kraft und wird in Picocoulomb (1 pc = 10E-12 Coulomb) gemessen.

Ein piezoelektrischer Drucksensor ist ein aktiver Sensor und misst nur quasi-statische Prozesse, keine wirklich statischen. Deshalb eignet sich dieser Drucksensor ausgezeichnet für die dynamische Messtechnik. Er wird überall dort eingesetzt, wo rasche Druckveränderungen bei Temperaturen bis zu 400 °C möglichst genau erfasst und registriert werden müssen. In einem ungekühlten Drucksensor werden in der Regel Quarze oder Kristalle eingesetzt, die Kistler entwickelt und züchtet. Diese sogenannten PiezoStar®-Kristalle sind besonders empfindlich und temperaturstabil.

Der piezoresistive Drucksensor

Der piezoresistive Drucksensor baut auf dem Halbleitereffekt auf, den Charles S. Smith 1954 erstmals beschrieben hat. Unter mechanischer Spannung verändern Halbleiter ihren elektrischen Widerstand im Vergleich zu Metall bis zu zwei Grössenordnungen stärker. Dadurch kann der Drucksensor anders verwendet werden, als es vorher mit Dehnmessstreifen aus Metall möglich war. Inzwischen sind ähnliche Techniken entwickelt worden, etwa die Dünnfilmmesstechnik auf Metall oder die Dickschichttechnik auf Keramik.

Typische Anwendungen für den Drucksensor:

• Dynamische Messung des Zylinderdruckes und des Einspritzdruckes bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren
• Kontinuierliche Überwachung des Zylinderdruckes in Grossdieselmotoren
• Messung von Explosionsdrücken bei der Entwicklung von Airbags
• Regelung des Werkzeuginnendruckes beim Spritzgiessen zur
  Erzielung höchster Formteilqualität und minimaler
  Ausschussraten