انواع سنسور های فشار

  سنسور های فشار

 

سنسور های فشار (فشار سنج) عموما فشار گاز یا مایع را اندازه می گیرند. سنسورهای فشار می توانند به صورت مبدل عمل کنند وسیگنال هایی که تابعی از فشار است را تولید کنند. از سنسور های فشار برای اندازه گیری سایر متغییرها به صورت غیر مستقیم استفاده می شود که متعاقبا در قسمت کاربرد های فشار سنج  به بررسی آن ها  می پردازیم. بعضی از سنسور های فشار به صورت باینری (ON/OFF) کار می کنند که به سوییچ فشار معروف اند.

انواع سنسور های فشار

سنسور های فشار را براساس بازه اندازه گیری،بازه دمای کارکرد واز همه مهم تر نوع فشار اندازه گیری دسته بندی می کنند .با اشکال ظاهری نمونه های مختلفی از سنسور های فشار آشنا می شویم:

1.سنسور فشار مطلق:

این سنسور فشار یک نقطه نسبت به خلا کامل (۰ psi*) را اندازه می گیرد. فشار اتمسفریک ، ۱۰۱.۳۲۵ KPa (یا ۱۴.۷psi) در سطح دریا نسبت به خلا است.(* در انتهای مقاله به معرفی چند واحد اندازه گیری برای کمیت فشار می پردازیم).

2.سنسور فشارگیج(gauge):

این سنسور کاربردهای متفاوتی دارد، زیرا می تواند برای اندازه گیری فشار یک نقطه نسبت به فشار اتمسفریک در نقطه دیگر کالیبره شود. گیج فشار تایر مثالی از نشانگر فشار گیج است. هنگامی که گیج فشار تایر مقدار ۰  psi را می خواند فشار داخل تایر ۱۴.۷ psi است. یعنی برابر با فشار اتمسفر.

3.سنسور فشار خلاء:

این سنسور برای اندازه گیری فشار کمتر از فشار اتمسفر در نقطه ای مشخص استفاده می شود. مرجع سنسور خلا در صنعت متفاوت است ؛ فشار نسبت به فشار اتمسفر ( مانند اندازه گیری فشار گیج منفی) و نیز فشار نسبت به فشار خلاء.

4.سنسور فشار تفاضلی:

این سنسور تفاضل بین فشار ۲ یا چند نقطه را که به عنوان ورودی معرفی می شوند اندازه می گیرد. برای مثال در اندازه گیری افت فشار در فیلتر روغن اتومبیل ها از این نوع سنسور استفاده می شود. فشار تفاضلی هم چنین برای اندازه گیری دبی یا سطح در مخازن به کار می رود. در این نوع سنسور ها انتخاب رنج اندازه گیری از اهمیت بیشتری برخوردار است زیرا این سنسور تفاضل بین فشار دو ورودی را نشان می دهد که ممکن است این تفاضل ، عدد به ظاهر کوچکی باشد اما هر کدام از ورودی ها به خودی خود فشار قابل ملاحظه وبزرگی را حس کنند که باعث می شود فشار سنج را در آستانه سوختن قرار دهد.

5.سنسور فشار مهر شده(sealed):

این سنسور همانند سنسور فشار گیج است با این تفاوت که از قبل توسط سازنده برای اندازه گیری فشار نسبت به فشار سطح دریا کالیبره شده است, یعنی درواقع یکی از ورودی ها را بصورت ثابت بر روی فشار سطح دریا کالیبره کرده ایم تا ورودی دیگر نسبت به ان اندازه گیری را انجام دهد.

برخی از کاربرد های فشار سنج

1) طبیعتا از فشار سنج ها به صورت مستقیم برای اندازه گیری ونمایش فشار در وسایلی مانند تجهیزات هواشناسی وبرد های هواپیمایی و… استفاده می شود.
2) به عنوان اندازه گیر ارتفاع از سطح دریا  با استناد به رابطه ی فیزیکی بین تغییر فشار با تغییرات ارتفاع  نسبت به دریا می توان استفاده کرد. البته معادله مورد استفاده، از ارتفاع 11000(متر نسبت به سطح دریا )به بعد را همراه با خطا اندازه می گیرد که این خطا به دلیل  تغییر دما دراثرتغییرات ارتفاع رخ می دهد.
3) اندازه گیری جریان: به کمک اثر ونتوری و رابطه اش با فشار می توان جریان گاز یا سیال را اندازه گرفت.
4)با بررسی تغییرات فشار درطول یک بازه زمانی می توان به این نتیجه رسید که آیا افت فشار داریم یا خیر وسپس از روی افت فشار می توان  نشتی را بدست آورد.
5)اندازه گیری عمق سیال: با اندازه گیری فشار وبا استفاده از رابطه ی P=pgh)   (1) می توان ارتفاع سطح مایع را اندازه گیری ومحاسبه کرد.
1pa=9.81 mmH2O

تکنولوژی های ساخت فشار سنج ها

هر نوع از سنسور های فشار (مطلق،خلاء،تفاضلی،مهرشده،گیج) براساس کاربرد هایی که قرار است در صنعت مد نظر داشته باشند می توانند از تکنولوژی های مختلفی بهره برند.

حداقل 300 شرکت در سرتاسر جهان با بیش از 50 نوع تکنولوژی متفاوت مشغول به ساخت انواع فشار سنج ها هستند. بدین منظور در ادامه با بعضی از تکنولوژی های پرکاربرد این صنعت آشنا خواهیم شد.

1)ترانسیودر خازنی:

در فشار سنج خازنی ابتدا فشار به دیافراگم وارد می شود سپس دیافراگم به یکی از صفحات خازن نزدیک می شود وبه طبع از دیگری دور می شود در نتیجه ظرفیت خازن تغییر می یابد  که این تغییر با فشار اعمال شده به دیافراگم  متناسب است و تغییر ظرفیت خازن توسط ترنسمیتر به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود که در واحد های فشار کالیبره شده است. این تکنولوژی در فشار سنج هایی مورد استفاده قرار می گیرد که رنج فشار کمی را قرار است تحمل کنند.

2) سنسورهای پیزوالکتریک:

سنسورهای پیزوالکتریک بخاطر دقت بالا کاربردهای فراوانی دارند . ویژگی های عمده این سنسورها سختی، سایز کوچک ،سرعت بالا و عدم نیاز به منبع تغذیه هستند.  باتغییر فشار ،پیزوالکتریک ها در اثر تغییر شکل مکانیکی سیگنالی الکتریکی(ولتاژ) تولید می کنند.در این سنسور یک دیافراگم وجود دارد که از یک طرف در تماس با سیالی است  که قرار است فشارش اندازه گیری شود واز طرف دیگر به طور مکانیکی به پیزوالکتریک متصل می باشد. دامنه سیگنال ولتاژ خروجی  در محدوده میکرو ولت است و باید از یک تقویت کننده استفاده شود.

3)یونیزاسیون:

با اعمال فشار به گاز چگالی آن تغییر می کند ودر نتیجه جریان یون های موجود در آن تغییر می کند.

گیج های کاتد سرد وگرم نمونه هایی از این نوع سنسور است.

4)دما:

با تغییرات فشار و به دنبال آن چگالی گاز ؛گذردهی گرمایی آن تغییر می کند.

گیج های ((پیرانی)) نمونه ای از این نوع سنسور است.

5)رزونانس:

با تغییرات فشار و به دنبال آن چگالی گاز؛ فرکانس رزونانس هم تغییر می یابد. برای استفاده از این تکنولوژی می توان از ابزار “جمع کننده نیرو” استفاده کرد. ویژگی برجسته این تکنولوژی ،خروجی پایدار آن است.

6)پتاسیومتری:

در این روش از یک بیلوز جهت کالیبر فشار  به جاجایی استفاده می شود . بیلوز شبیه به بوق دو چرخه است که با افزایش فشار ، طول آن تغییر کرده و با جابجا شدن اهرم تنظیم ، مقاومت متغییر می شود و در نتیجه می توان مقاومت ودر نهایت فشار را اندازه گیری نمود .

7)فیبر نوری:

با تغییرات فشار ، فیبر نوری تغییرات فیزیکی پیدا می کند که با توجه به آن می توان فشار را اندازه گیری کرد.

معمولا زمانی که با دما های بالا ومکان های غیرقابل دسترس  و سایر چالش ها روبه رو هستیم از این نوع تکنولوژی استفاده می کنیم.

*در نهایت قصد داریم تا شما را با چند واحد اندازه گیری فشار آشنا کنیم.

پاسکال(pa) _ بار(bar) _ تور(torr) _ اتمسفر(atm)  _  پی اس آی psi

Psi (پوند بر اینچ مربع): هر واحد psi برابر است با فشار ناشی از یک پوند نیرو به سطحی با مساحت یک اینچ مربع.

دیدگاهتان را بنویسید

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

Web Analytics