A piezoelektromos nyomásérzékelők a piezoelektromos hatás elvén működnek. A piezoelektromos hatás akkor lép fel, amikor bizonyos dielektromos anyagok egy meghatározott irányú erő hatására deformálódnak, ami belső polarizációt és ellentétes töltések megjelenését eredményezi a két egymással szemben lévő felületükön. Az erő megszüntetésekor az anyag visszatér töltetlen állapotába; ezt a jelenséget nevezzük közvetlen piezoelektromos hatásnak. Amikor az erő iránya megváltozik, a töltések polaritása is megváltozik.
Ezzel szemben, ha a dielektromos anyag polarizációs iránya mentén elektromos mezőt alkalmazunk, az deformálódik; az elektromos mező eltávolításakor a deformáció eltűnik; ezt a jelenséget inverz piezoelektromos hatásnak nevezik. A piezoelektromos nyomásérzékelők számos típusban és modellben kaphatók, és a rugalmas érzékelőelem formája és az erő{1}}csapágymechanizmus alapján membrán- és dugattyútípusokba sorolhatók. A membrán típusú érzékelők főként testből, membránból és piezoelektromos elemből állnak. A piezoelektromos elem a testre támaszkodik, a membrán pedig továbbítja a mért nyomást a piezoelektromos elemnek, amely ezután a mért nyomással arányos elektromos jelet ad ki. Ezt az érzékelőtípust kis mérete, jó dinamikai jellemzői és magas hőmérsékleti ellenállása jellemzi. A modern méréstechnika egyre magasabb követelményeket támaszt az érzékelők teljesítményével szemben.
Például, ha nyomásérzékelőket használunk egy belső égésű motor indikátordiagramjának mérésére és ábrázolására, a vízhűtés nem megengedett a mérés során, és az érzékelőnek képesnek kell lennie ellenállni a magas hőmérsékletnek és kis méretűnek kell lennie. Az ilyen nyomásérzékelők fejlesztésére a piezoelektromos anyagok a legalkalmasabbak. A kvarc kiváló piezoelektromos anyag, ebben fedezték fel a piezoelektromos hatást. Viszonylag hatékony módszer a magas hőmérsékleti viszonyokhoz megfelelő kvarckristály vágási módszer kiválasztása; például az XYδ (+20 fok -+30 fok) vágott kvarckristályok akár 350 fokos hőmérsékletet is elviselnek. A LiNbO3 egykristályok Curie-pontja akár 1210 fok is lehet, így ideális piezoelektromos anyag a magas hőmérsékletű érzékelők gyártásához.
Diffúz szilícium típus: A mért közeg nyomása közvetlenül az érzékelő (rozsdamentes acél vagy kerámia) membránjára hat, és a membrán a közegnyomással arányos mikro{0}}elmozdulását okozza. Ez változást okoz az érzékelő ellenállásértékében, amelyet az elektronikus áramkörök érzékelnek, és az adott nyomásnak megfelelő szabványos mérési jellé alakítanak át.
Zafír típus: A nyúlásmérő elvét kihasználva szilícium{0}}zafírt alkalmaz félvezető érzékelőelemként, amely páratlan metrológiai jellemzőkkel rendelkezik.
A Sapphire egyetlen-kristály szigetelő elemből áll, amely nem mutat hiszterézist, fáradtságot vagy kúszást. A zafír erősebb és keményebb, mint a szilícium, és ellenáll a deformációnak. A zafír kiváló rugalmassággal és szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik (1000 fokig). Ezért a szilícium{5}}zafírból készült félvezető érzékelőelemek érzéketlenek a hőmérséklet-változásokra, és kiváló működési jellemzőket tartanak fenn még magas hőmérsékleten is. A zafír erős sugárzásállósággal rendelkezik. Ezenkívül a szilícium-zafír félvezető érzékelőelemeknek nincs p-n driftje, ami alapvetően leegyszerűsíti a gyártási folyamatot, javítja az ismételhetőséget és magas hozamot biztosít.
A szilícium{0}}zafír félvezető érzékelőelemekkel készült nyomásérzékelők és távadók a legmostohább körülmények között is normálisan működnek, nagy megbízhatóságot, nagy pontosságot, minimális hőmérsékleti hibát és magas költséghatékonyságot{1}} mutatnak.
A gyomornyomás-érzékelők és -távadók kettős-membránból állnak: egy titánötvözet mérőmembránból és egy titánötvözet mérőmembránból. Egy heterogén epitaxiális nyúlásmérő hídáramkörrel nyomtatott zafír lapát egy titánötvözet mérőmembránra forrasztják. A mért nyomás egy fogadó membránra kerül (a fogadó membrán és a mérőmembrán szorosan össze van kötve egy kötőrúddal). Nyomás hatására a titánötvözet fogadó membránja deformálódik. Ezt a deformációt a szilícium{5}}zafír érzékelő elem érzékeli, ami változást okoz a híd kimenetében, amelynek nagysága arányos a mért nyomással.
Az érzékelő áramköre biztosítja a nyúlásmérő híd áramkörének tápellátását, és a nyúlásmérő hídról érkező bármely kiegyensúlyozatlansági jelet egységes elektromos jelkimenetté alakítja (0-5, 4-20 mA vagy 0-5 V). Az abszolút nyomásérzékelőkben és távadókban a kerámia alapú üvegforraszhoz csatlakoztatott zafír lapka rugalmas elemként működik, a mért nyomást nyúlásmérő deformációvá alakítja át, ezáltal nyomásmérést ér el.