Pietsosähköiset paineanturit toimivat pietsosähköisen vaikutuksen periaatteella. Pietsosähköinen vaikutus syntyy, kun tietyt dielektriset materiaalit deformoituvat tiettyyn suuntaan kohdistuvan voiman vaikutuksesta, mikä johtaa sisäiseen polarisaatioon ja vastakkaisten varausten ilmestymiseen niiden kahdelle vastakkaiselle pinnalle. Kun voima poistetaan, materiaali palaa varautumattomaan tilaan; tätä ilmiötä kutsutaan suoraksi pietsosähköiseksi efektiksi. Kun voiman suunta muuttuu, myös varausten napaisuus muuttuu.
Kääntäen, kun sähkökenttä kohdistetaan dielektrisen materiaalin polarisaatiosuuntaa pitkin, se deformoituu; kun sähkökenttä poistetaan, muodonmuutos katoaa; tätä ilmiötä kutsutaan käänteispietsosähköiseksi efektiksi. Pietsosähköisiä paineantureita on useita tyyppejä ja malleja, ja ne voidaan luokitella kalvo- ja mäntätyyppeihin elastisen anturielementin muodon ja voima{1}}laakerimekanismin perusteella. Kalvotyyppiset anturit koostuvat pääasiassa rungosta, kalvosta ja pietsosähköisestä elementistä. Pietsosähköinen elementti on tuettu runkoon, ja kalvo välittää mitatun paineen pietsosähköiselle elementille, joka sitten tuottaa sähköisen signaalin, joka on verrannollinen mitattuun paineeseen. Tämän tyyppiselle anturille on ominaista pieni koko, hyvät dynaamiset ominaisuudet ja korkea lämpötilankesto. Nykyaikainen mittaustekniikka asettaa yhä enemmän vaatimuksia anturin suorituskyvylle.
Esimerkiksi käytettäessä paineantureita polttomoottorin osoitinkaavion mittaamiseen ja piirtämiseen, vesijäähdytys ei ole sallittu mittauksen aikana, ja anturin on kestettävä korkeita lämpötiloja ja oltava kooltaan pieni. Pietsosähköiset materiaalit soveltuvat parhaiten tällaisten paineanturien kehittämiseen. Kvartsi on erinomainen pietsosähköinen materiaali, ja sen pietsosähköinen vaikutus löydettiin. Suhteellisen tehokas menetelmä on valita korkean lämpötilan olosuhteisiin sopiva kvartsikideleikkausmenetelmä; esimerkiksi XYδ (+20 astetta -+30 astetta) leikatut kvartsikiteet kestävät jopa 350 asteen lämpötiloja. LiNbO3-yksikiteiden Curie-piste on jopa 1 210 astetta, mikä tekee niistä ihanteellisen pietsosähköisen materiaalin korkean lämpötilan antureiden valmistukseen.
Diffundoitu piityyppi: Mitatun väliaineen paine vaikuttaa suoraan anturin kalvoon (ruostumaton teräs tai keraaminen) aiheuttaen kalvon mikro{0}}siirtymän, joka on verrannollinen väliaineen paineeseen. Tämä aiheuttaa muutoksen anturin resistanssiarvossa, jonka elektroniikkapiiri havaitsee ja muuntaa sitä painetta vastaavaksi standardimittaussignaaliksi.
Safiirityyppi: Venymämittariperiaatetta hyödyntäen se käyttää pii-safiiria puolijohde-anturielementtinä, jolla on vertaansa vailla olevat metrologiset ominaisuudet.
Sapphire koostuu yhdestä -kideeristyselementistä, joka ei osoita hystereesiä, väsymistä tai virumista. Safiiri on vahvempaa ja kovempaa kuin pii, ja se kestää muodonmuutoksia. Safiirilla on erinomaiset elastisuus- ja eristysominaisuudet (jopa 1000 astetta). Siksi pii{5}}safiirista valmistetut puolijohde-anturielementit eivät ole herkkiä lämpötilan muutoksille ja säilyttävät erinomaiset toimintaominaisuudet jopa korkeissa lämpötiloissa. Safiirilla on vahva säteilynkestävyys. Lisäksi pii-safiiripuolijohde-anturielementeillä ei ole p-n ajautumista, mikä yksinkertaistaa olennaisesti valmistusprosessia, parantaa toistettavuutta ja varmistaa korkean tuoton.
Pii-safiiripuolijohde-anturielementeistä valmistetut paineanturit ja lähettimet voivat toimia normaalisti ankarimmissa olosuhteissa, ja niiden luotettavuus, tarkkuus, minimaalinen lämpötilavirhe ja korkea kustannus{1}}tehokkuus on korkea.
Mahalaukun paineanturit ja lähettimet koostuvat kahdesta{0}}kalvosta: titaaniseoksesta valmistettu mittauskalvo ja titaaniseoksesta valmistettu vastaanottokalvo. Safiirikiekko, johon on painettu heterogeeninen epitaksiaalinen venymämittarin siltapiiri, juotetaan titaaniseoksesta valmistettuun mittauskalvoon. Mitattu paine välitetään vastaanottokalvolle (vastaanottava kalvo ja mittauskalvo on yhdistetty tiukasti raidetangolla). Paineen alaisena vastaanottava titaaniseos kalvo deformoituu. Tämä muodonmuutos havaitaan pii{5}}safiiri-anturielementillä, mikä aiheuttaa muutoksen sillan ulostulossa, jonka suuruus on verrannollinen mitattuun paineeseen.
Anturipiiri varmistaa virransyötön venymämittarin siltapiirille ja muuntaa mahdollisen epätasapainosignaalin venymämittarisillasta yhtenäiseksi sähköisen signaalin ulostuloksi (0-5, 4-20 mA tai 0-5 V). Absoluuttisissa paineantureissa ja lähettimissä keraamiseen pohjaiseen lasijuotteeseen yhdistetty safiirikiekko toimii elastisena elementtinä, joka muuntaa mitatun paineen venymämittarin muodonmuutokseksi, jolloin saavutetaan painemittaus.