為了更好地實施科學注塑，就需要用到模內壓力傳感器。目前主流的模內壓力傳感器按照使用的技術分為壓電式(Piezo)和應變式(Strain Gage)。按照安裝類型又分為直接式和間接式。
面對種類繁多的傳感器，很多客戶在選擇的過程中會面臨選擇困難。有些廠商說直接式壓力準確，有些廠商說間接式安裝方便，有些廠商說壓電式經久耐用，有些廠商又說應變式經濟實惠。今天，科學君就幫你扒一扒各自的特點，看完分析，相信怎麼選你就心裡有數了。
首先，我們從原理上分析一下壓電式和應變式的差別。
壓電式傳感器
要了解壓電式傳感器，不得不先了解什麼是壓電效應。1880年皮埃爾·居裡和雅克·居裡兄弟發現電氣石具有壓電效應。1881年，他們通過實驗驗證了逆壓電效應，並得出了正逆壓電常數。1984年，德國物理學家沃德馬·沃伊特（德語：Woldemar Voigt），推論出只有無對稱中心的20中點群的晶體才可能具有壓電效應。Piezo來自希臘語「Piezein」，意為「壓力」。
當某些物質沿著其某一方向施加壓力或者拉力時，會產生變形，此時這種材料的兩個表明將產生符號相反的電荷。當去掉外力後，它又重新回到不帶電的狀態，這種現象被稱為正壓電效應。正壓電效應示意圖如圖一所示。當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當在電介質的極化方向上施加電場，這些電介質也會發生變形，電場去掉後，電介質的變形隨之消失，這種現象稱為逆壓電效應。依據電介質壓電效應研製的一類傳感器稱為壓電傳感器。
圖1 正壓電效應示意圖能夠產生壓電效應的材料被稱為壓電材料，常見的壓電材料包括石英、壓電陶瓷等。在模內壓力應用領域，一般會使用石英作為壓電材料。
應變式傳感器
應變式傳感器是基於測量物體受力變形所產生的應變的一種傳感器。應變計是其最常採用的傳感元件。它是一種能將機械構件上應變的變化轉換為電阻變化的傳感元件。應變片受壓之後，長度會發生變化，繼而帶來電阻的變化。測力系統通過對電阻變化的偵測來判斷壓力的變化。具體原因如圖2所示
圖2 應變式壓力傳感器原理為了判斷各種傳感器針對模內壓力監控各差異，筆者設計了如下實驗。
實驗一：
將壓電式直接傳感器安裝在頂針頂部，和頂針齊平，在頂針底部安裝間接傳感器。這樣可以確保應用於直接傳感器的壓力也應用於頂針下方的間接傳感器。具體如圖3示意圖。在實驗過程中，我們分別安裝了壓電式間接傳感器和應變式間接傳感器。
圖3 實驗一示意圖實驗二
在實驗二中，我們直接將間接式傳感器的頭部作為頂針頭部和塑料接觸，這樣就能保證直接式和間接式傳感器和塑料的接觸面積是一樣的。
圖4 實驗二示意圖實驗三
在實驗三中，我們在塑料產品的同一個位置的兩個對立面分別安裝直接式壓電傳感器和頂針，頂針再傳遞壓力給間接式傳感器。
圖5 實驗三示意圖在實驗過程中，作者使用了A品牌的應變式間接傳感器和B品牌的壓電式間接傳感器，直接式壓電傳感器使用的是B品牌的，然後相關的數據處理使用A品牌的系統，系統的數據採樣周期為250次/秒。
整個測試在一臺Fanuc電動機上完成，材料為PP。
測試結果：
表格1顯示了三個實驗的測試結果。在模內壓力監控領域，目前比較通用的是將壓力曲線的積分值或者/和壓力曲線的峰值作為監控標準，監測模次與模次之間的壓力曲線變化情況。所以，我們分別將三種實驗條件下的壓力積分值和壓力峰值做了統計和分析，從而了解其相關性。相關性越高，表示曲線一致性越高。
表格1 測試結果
圖6 測試曲線
在實驗1測試過程中，我們可以看到壓電直接傳感器和應變間接傳感器在前期幾乎完全一致，在注塑後期才出現了微小的偏差。壓電直接傳感器的峰值讀書略微高於應變間接式，但是壓電直接式的壓力衰減速度也更快。我們將間接式換成壓電式以後的結果也是一樣的。所以，這個不是傳感器技術造成的，而是安裝方式造成的。
結論
雖然我們在三個實驗中都測量到了不同傳感器讀數的差異，但這個差異並沒有多大的實際意義。這個差異針對注塑的應用場合完全不足以帶來任何實際在產品上的變化。
儘管直接和間接、應變式和壓電傳感器的性能存在細微差異，但在注塑過程控制和過程監控方面，這些傳感器類型中的任何一種都是等效的。所以，當我們在選擇傳感器的時候，可能更應該關注的是應用條件（如溫度等）、安裝方便和成本等因素。