استعلام قیمت
خانهمقالات هر آنچه که باید در مورد اندازه گیری فشار بدانیم!

هر آنچه که باید در مورد اندازه گیری فشار بدانیم!

25 اسفند 1399
0 46
هر آنچه که باید در مورد اندازه گیری فشار بدانیم!

وظیفه سنسورهای فشار، اندازه‌گیری فشار مایعات و یا گازها است. در واقع منظور از فشار، نیرویی است که از پخش شدن مایع جلوگیری می‌کند. البته از سنسور اندازه‌گیری فشار به طور غیرمستقیم برای بدست آوردن متغیرهای دیگر هم استفاده می‌شود. به طور مثال برای بدست آوردن دبی سیال، سرعت، سطح مایع و ارتفاع از سنسور فشار استفاده می‌شود. سنسور اندازه‌گیری فشار با نام‌های دیگری هم شناخته می‌شود. مانومتر، پیزومتر، نشان دهنده فشار، فرستنده فشار، ترانسمیتر فشار، مبدل های فشار دیگر نام‌های این دستگاه هستند. تقریبا 300 شرکت در دنیا مشغول به ساختن سنسورهایی برای اندازه‌گیری فشار هستند. برخی از سنسورها می‌توانند با حالت پویا تغییرات سریع در فشار را اندازه‌گیری کنند.

انواع فشار چیست؟

فشارسنج‌ها با توجه به نوع فشار به 5 گروه تقسیم‌بندی می‌شوند. در واقع سنسورهای فشار قادر هستند که با توجه به بازه اندازه‌گیری، نوع فشار و بازه دمای عملکرد را دسته‌بندی کنند. در ادامه با انواع فشارسنج‌ها آشنا خواهیم شد.

  1. سنسور فشار مطلق: ابن نوع از سنسورهای فشار، فشار یک نقطه را با توجه به خلا کامل یعنی psi بدست می‌آورند.
  2. سنسور فشار گیج: این نوع از سنسورها در موارد زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سنسور فشار گیج برای به دست آوردن اندازه فشار یک نقطه نسبت به فشار اتمسفریک در نقطه دیگر به کار برده شود. گیج فشار تایر یکی از سنسورهای فشار گیج است. به طور مثال زمانی که گیج فشار تایر نشان دهنده 0 psi باشد، فشار درون تایر 14.7 psi بوده و با فشار اتمسفر برابر است.
  3. سنسور فشار اختلافی یا تفاضلی: برای اندازه‌گیری فشار نقاط مشخصی که از فشار اتمسفر پایین‌تر هستند از سنسور فشار خلا استفاده می‌شود. یکی دیگر از کاربردهای این سنسور به دست آوردن اختلاف میان فشار چند نقطه است. این نوع از سنسورها به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شوند. سنسور فشار یک جهته و سنسور فشار 2 جهته

سنسورهای فشار چگونه کار می‌کنند؟

سنسورهای فشار با توجه به عکس‌العمل‌های فیزیکی در مقابل فشارهایی که اعمال می‌شوند کار می‌کند. در واقع این سنسورها می‌توانند تغییرات حاصل شده را به صورت الکتریکی اندازه بگیرند. نحوه کار سنسور فشار به نوع آن بستگی دارد. سنسور فشار مطلق می‌تواند به فشار اعمال شده از دو جهت بالا و پایین پاسخ دهد. این سنسورها را روی برد مدار و یا روی تابلو نصب می‌کنند. البته ممکن است زمانی که از سنسور های مطلق برای فشار از سمت بالا استفاده شود، خطراتی آنها را تهدید کند. برای جلوگیری از این مشکل باید از سنسوری با ورودی پایین استفاده شود. سنسورهای فشار گیج به گونه‌ای ساخته شده‌اند که در یک زمان می‌توانند هم فشار اتمسفری در یک جهت و هم فشار در جهت دیگر را اندازه‌گیری کنند. سنسور فشار اختلافی دو پورت دارد و به کمک آن‌ها تمامی فشارهای مورد اندازه‌گیری با المان اندازه‌گیری در ارتباط هستند.

نحوه انتخاب نوع حسگر فشار مناسب

برای انتخاب یک سنسور فشار باید با تکنولوژی آنها هم آشنا باشید. سنسورهای اندازه‌گیری فشار عبارت اند از:

  1. سنسور حسگر فشار پیزو مقاومتی: فشار سبب اعمال نیرو به حسگر می‌شود و در مقاومت آن تغییر ایجاد می‌شود. این نوع از حسگرها دارای حساسیت بالایی هستند و استحکام بالایی دارند همچنین دارای مقاومت حرارتی بالایی هستند و سیگنال خروجی کمی دارند.
  2. سنسور فشار پیزو الکتریکی: فشار ایجاد شده نیرویی بر حسگر ساخته شده با مواد پیزوالکتریک وارد می‌کند. مقاومت حرارتی آنها زیاد است و سیگنال خروجی ضعیفی دارند.
  3. سنسور فشار خازنی: دیافراگم در این حسگر یکی از صفحات خازن است. با تحت فشار قرار گرفتن دیافراگم حالت آن تغییر پیدا می‌کند و ظرفیت خازن هم تغییر می‌کند. دقت و حساسیت این سنسورها بسیار بالا است و هنگامی که در معرض لرزش قرار بگیرند به درستی کار نمی‌کنند به این علت که لرزش، سنجش و اندازه گیری آنها را دچار اختلال می‌کند.

سنسور فشار

فشار، ترانسدیوسر با ترانسمیتر

سنسور فشار یک کلمه عمومی است که به تجهیزات اندازه‌گیری فشار مربوط می‌شود. ولتاژی که از سنسورهای فشار خارج می‌شود متناسب با فشار ورودی آن است. منظور از سنسور المان فیزیکی است که اندازه فشار را به دست می آورد. متاسفانه بیشتر افراد تفاوت بین سنسور با ترانسمیتر و ترانسدیوسر را نمی‌دانند. شباهت ترانسدیوسر فشار با سنسورها این است که هر دو ولتاژ خروجی تولید می‌کنند. ترانسدیوسرها نوعی المان اندازه‌گیری هستند که برای جبران نوسانات دمایی و همچنین انتقال سیگنال به بیرون با یک مدار کاندیشنر ترکیب می شوند. معمولا استفاده از ترانسدیوسر فشار که نوسانات دمایی را جبران می کند نسبت به ترانسدیوسرهای جبران ساز دمایی سفارشی، مزیت‌های بیشتری دارد. زیرا برای پیاده‌سازی جبران ساز دمایی سفارشی، تست‌های دشوار و پیچیده‌ای مورد نیاز است.

ترانسمیتر فشار شباهت زیادی با ترانسدیوسرها دارد. تفاوت این دو دستگاه در این است که از ترانسدیوسرها ولتاژ خارج می‌شود اما از ترانسمیترها جریان خارج می‌شود. محدوده استاندارد صنعتی برای جریان 4 تا 20 میلی آمپر است و مقدار ولتاژ خروجی از ترانسمیترها هم در همین بازه قرار دارد. در کاربردهای متحرک ترانسمیتر سبب کم شدن باتری می‌شوند. خصوصا هنگامی که پی‌درپی در انتهای range فشار مورد استفاده قرار بگیرند.

ساختار سنسور اندازه گیری فشار

عنصری که از آن به عنوان حسگر فشار استفاده می‌شود می‌تواند فشار موجود را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند. تجهیزات الکترونیکی پایین این دستگاه سیگنال را، استاندارد می‌سازند. در ساختار سنسور اندازه‌گیری فشار از یک بدنه مناسب استفاده شده است که بتواند این دستگاه را از تاثیرات محیطی و مکانیکی در امان نگه دارد. سیگنال استاندارد شده، برای ارزیابی انتقال داده می‌شود. برای این که برچسب محصول دوام داشته باشد، از لیزر استفاده می‌شود. در واقع به کمک لیزر این دستگاه‌ها برچسب گذاری می‌شوند. اکنون یک آزمایش با ولتاژ بالا انجام می شود تا عملکرد این دستگاه را مورد بررسی قرار دهد. سپس دستگاه ساخته شده و لوازم جانبی آن بسته بندی شده و به همراه اسناد و مدارک لازم و همچنین گزارش آزمایش و دستور کار آن به مشتری ارسال می‌شوند.

سنسور فشار چیست؟

انتخاب سنسور اندازه‌گیری فشار کار سختی است. در حال حاضر تکنولوژی‌ها و دستگاه‌های متفاوتی در همه زمینه‌ها وجود دارد. برای استفاده از سنسور فشار باید حتما دستگاه‌هایی را انتخاب کرد که هم خواسته‌های مهندسان را برآورده کند و هم فشار را به طور دقیق اندازه‌گیری کند. برای انتخاب نوع حسگر فشار باید با نحوه کارکرد هر کدام از آنها به طور کامل آشنا شوید. فشار گیج به فشارهایی بیشتر از فشار اتمسفری مثبت و فشارهایی کمتر از فشارهای اتمسفری منفی گفته می‌شود. سنسور فشار مطلق، عملیات اندازه گیری فشار را نسبت به صفر انجام می دهد. سنسور های فشار اختلافی تقریبا کار مشابهی با سنسور های فشار گیج دارند. در واقع هر دو آنها قادر هستند که اختلاف فشار بین دو نقطه را اندازه‌گیری کنند. البته در سنسورهای فشار اختلافی باید نقطه مرجع وجود داشته باشد. استفاده از سنسورهای فشار مطلق در شرایطی که استفاده از آنها واجب نیست مشکل شایعی است. زیرا بیشتر تجهیزات صنعتی توانایی استفاده از سنسور های فشار گیج را دارند.

کاربرد سنسور فشار

تفاوت میان حسگر فشار نسبی و حسگر فشار مطلق در نسبت اندازه گیری فشار است. در حسگر فشار مطلق، فشار را به نسبت فشار مرجع یعنی خلا اندازه می‌گیرد اما حسگر فشار نسبی، فشار را بر اساس فشار اتمسفر می‌سنجد. در واقع در حسگر فشار مطلق، تنها سنسور قادر به سنجش اتمسفر است. به همین علت برای سنجش فشار بارومتریک می توان از این سنسور استفاده کرد. همچنین این سنسور برای اندازه گیری ارتفاع طبق تغییر فشار اتمسفر کاربرد دارد.

سنسورهای فشار نسبی یا گیج می‌توانند تفاوت فشار فرآیند و فشار اتمسفر را اندازه‌گیری کنند. در واقع حسگر فشار نسبی زمانی به کار برده می‌شود که قصد داشته باشید تاثیر فشار اتمسفر روی اندازه‌گیری را نادیده بگیرید.

حسگر فشار تفاضلی دو پورت ورودی دارد. زمانی که قصد دارید میزان تفاوت فشار بین دو نقطه را اندازه بگیرید می‌توانید از این حسگر استفاده کنید. همچنین برای اندازه‌گیری افت فشار هم از این وسیله استفاده می‌شود.

 

کاربرد سنسور

 

نکات انتخاب یک سنسور فشار

برای انتخاب سنسور فشار باید به محدوده اندازه‌گیری آن دقت کنید. در واقع باید دامنه فشار شرایط شما با محدوده اندازه‌گیری دستگاهی که از آن استفاده می‌کنید همخوانی داشته باشند. البته باید هم شرایط نرمال و هم شرایط احتمالی را مدنظر قرار دهید. نکته مهم دیگر در انتخاب سنسور اندازه‌گیری فشار دمای عملیات است. معمولا سنسورها بین 25- تا 100 درجه سانتی گراد کار می کنند. در واقع بهتر است از سنسورهایی استفاده شود که تحمل دمایی بالاتری دارند. آخرین معیار برای انتخاب، توجه به چگونگی نصب و ترکیب بندی حسگر است. به طور کلی نکات مهم برای انتخاب یک حسگر اندازه‌گیری فشار عبارت است از:

  • نحوه نصب
  • سیگنال خارجی
  • دمای عملکرد حسگر
  • محدوده فشار
  • تکنولوژی حسگر فشار
  • نوع حسگر فشار

درباره نویسنده

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *