Piezoelektrični tlačni senzorji delujejo na principu piezoelektričnega učinka. Piezoelektrični učinek se pojavi, ko se nekateri dielektrični materiali deformirajo pod vplivom sile v določeni smeri, kar povzroči notranjo polarizacijo in pojav nasprotnih nabojev na njunih dveh nasprotnih površinah. Ko se sila odstrani, se material vrne v nenaelektreno stanje; ta pojav imenujemo neposredni piezoelektrični učinek. Ko se spremeni smer sile, se spremeni tudi polarnost nabojev.
Nasprotno, ko je električno polje uporabljeno vzdolž smeri polarizacije dielektričnega materiala, se ta deformira; ko se električno polje odstrani, deformacija izgine; ta pojav imenujemo inverzni piezoelektrični učinek. Piezoelektrični tlačni senzorji so na voljo v številnih vrstah in modelih in jih je mogoče razvrstiti v membranske in batne tipe glede na obliko elastičnega zaznavalnega elementa in nosilnega-mehanizma sile. Senzorji tipa membrane so večinoma sestavljeni iz telesa, membrane in piezoelektričnega elementa. Piezoelektrični element je podprt na telesu, membrana pa prenaša izmerjeni tlak na piezoelektrični element, ki nato oddaja električni signal, ki je sorazmeren z izmerjenim tlakom. Za to vrsto senzorja je značilna majhna velikost, dobre dinamične lastnosti in visoka-temperaturna odpornost. Sodobna merilna tehnologija postavlja vse višje zahteve glede delovanja senzorjev.
Na primer, pri uporabi tlačnih senzorjev za merjenje in risanje indikatorskega diagrama motorja z notranjim zgorevanjem med meritvijo ni dovoljeno vodno hlajenje, senzor pa mora biti odporen na visoke temperature in mora biti majhen. Piezoelektrični materiali so najprimernejši za razvoj takih tlačnih senzorjev. Kremen je odličen piezoelektrični material, pri njem so odkrili piezoelektrični učinek. Relativno učinkovita metoda je izbira metode rezanja kristalov kremena, primerne za visoke-temperaturne pogoje; na primer XYδ (+20 stopinj -+30 stopinj) rezani kristali kremena lahko prenesejo temperature do 350 stopinj. Monokristali LiNbO3 imajo Curiejevo točko do 1210 stopinj, zaradi česar so idealen piezoelektrični material za izdelavo visoko{10}}temperaturnih senzorjev.
Vrsta razpršenega silicija: Tlak izmerjenega medija deluje neposredno na membrano senzorja (iz nerjavečega jekla ali keramike), kar povzroči mikro-premik membrane, sorazmeren s tlakom medija. To povzroči spremembo vrednosti upora senzorja, ki jo zazna elektronsko vezje in pretvori v standardni merilni signal, ki ustreza temu tlaku.
Vrsta safirja: z uporabo principa merilnika napetosti uporablja silicijev-safir kot polprevodniški zaznavni element, ki ima neprimerljive meroslovne lastnosti.
Safir je sestavljen iz enega-kristalnega izolacijskega elementa, ki ne kaže histereze, utrujenosti ali lezenja. Safir je močnejši in trši od silicija ter je odporen na deformacije. Safir ima odlično elastičnost in izolacijske lastnosti (do 1000 stopinj). Zato so polprevodniški senzorski elementi, izdelani iz silicijevega -safirja, neobčutljivi na temperaturne spremembe in ohranjajo odlične lastnosti delovanja tudi pri visokih temperaturah. Safir ima močno odpornost na sevanje. Poleg tega polprevodniški zaznavni elementi iz silicijevega-safirja nimajo p-n drifta, kar bistveno poenostavi proizvodni proces, izboljša ponovljivost in zagotovi visok izkoristek.
Tlačni senzorji in oddajniki, izdelani iz silicijevih-safirnih polprevodniških zaznavnih elementov, lahko normalno delujejo v najtežjih pogojih, pri čemer izkazujejo visoko zanesljivost, visoko natančnost, minimalno temperaturno napako in visoko-stroškovno učinkovitost.
Senzorji in oddajniki želodčnega tlaka so sestavljeni iz dvojne-diafragme: merilne membrane iz titanove zlitine in sprejemne diafragme iz titanove zlitine. Safirna rezina, natisnjena s heterogenim epitaksialnim mostičnim vezjem merilnika napetosti, je spajkana na merilno membrano iz titanove zlitine. Izmerjeni tlak se prenaša na sprejemno membrano (sprejemna in merilna membrana sta varno povezani z vezno palico). Pod pritiskom se sprejemna membrana iz titanove zlitine deformira. To deformacijo zazna silicijev-safirni zaznavni element, kar povzroči spremembo izhodne moči mostu, katere velikost je sorazmerna z izmerjenim tlakom.
Vezje senzorja zagotavlja napajanje vezja mostu merilnika napetosti in pretvori kakršen koli signal neuravnoteženosti iz mostu merilnika napetosti v enakomeren izhod električnega signala (0-5, 4-20mA ali 0-5V). V senzorjih in oddajnikih absolutnega tlaka deluje safirna rezina, povezana s spajko iz stekla na keramični osnovi, kot elastični element, ki pretvarja izmerjeni tlak v deformacijo merilnika napetosti, s čimer se doseže merjenje tlaka.