فشار پارامتری مهم در صنعت برای کنترل فرآیندهای مختلف می باشد و از تقسیم نیرو بر سطح به دست میآید. تکنولوژی های مختلفی مانند پیزوالکتریک، خازنی و ... برای اندازه گیری فشار وجود دارد.
سنسورهای فشار یا گیج های فشار می توانند براساس بازه اندازه گیری، بازه دمای عملکرد و از همه مهمتر نوع فشار اندازه گیری طبقه بندی شوند.
با توجه به نوع فشار، فشار سنج ها، به ۵ دسته طبقه بندی می شوند:
• سنسور فشار مطلق
سنسور فشار مطلق، 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.
• سنسور فشار گیج Gauge
سنسور فشار گیج، فشار یک نقطه را نسبت به شرایط محیط بیان می کند. بنابراین فشارسنج نسبی (سنسور فشار گیج) در کاربردهای متفاوتی استفاده میشود 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.
• سنسور فشار خلا
سنسور فشار خلا برای اندازه گیری فشار کمتر از فشار اتمسفر در نقطه ای مشخص استفاده می شود. مرجع سنسور خلا در صنعت متفاوت است که ممکن است موجب اشتباه شود؛ فشار نسبت به فشار اتمسفر (مانند اندازه گیری فشار گیج منفی) و نیز فشار نسبت به فشار خلا.
• سنسور فشار تفاضلی
سنسورفشار تفاضلی، اختلاف بین فشار ۲ یا چند نقطه را که به عنوان ورودی معرفی می شوند اندازه می گیرد. برای مثال اندازه گیری افت فشار در فیلتر روغن. فشار تفاضلی هم چنین برای اندازه گیری دبی یا سطح در مخازن به کار می رود.
• سنسور فشار مهرشده (sealed)
سنسور فشار سیلد، 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.
تکنولوژی حس کردن فشار یا اندازه گیری فشار
در گیج های فشار دسته بندی های مختلفی بر اساس نحوه اندازه گیری فشار وجود دارد که عبارتند از:
• جمع کننده نیرو:
گیج های فشار با جمع کننده نیرو که از نوع سنسورهای فشار الکترونیکی می باشند عموما از یک جمع کننده نیرو مانند دیافراگم، پیستونیا لوله بوردونی استفاده می کنند، تا کشش را بر اساس نیروی اعمالی و فشار بر سطح اندازه بگیرد.
• گیجهای کشش پیزو رزیستور
فشارسنج های کشش مقومتی پیزو از اثر پیزو رزیستور در گیجهای کشش که بر روی تکیه گاه قرارداده شده برای تعیین کشش ناشی از فشار اعمالی استفاده می کند. انواع تکنولوژیهای معمول در گیج های کشش پیزو رزیستور عبارتند از: سیلیکن (مونو کریستالی)، پوسته نازک پلی سیلیکن، ورق فلز قرار داده شده بر روی تکیه، ورق ضخیم.
عموما گیجهای کشش در یک ساختار مدار پل وتستون اتصال می یابند تا خروجی سنسور را حداکثر کنند. تکنولوژی کشش پیزو رزیستور معمولترین تکنولوژی به کار گرفته شده برای اهداف عمومی اندازه گیری فشار است. تکنولوژی کشش پیزورزیستور برای اندازه گیری فشار مطلق، گیج، خلا و فشار تفاضلی نیز وفق داده می شوند.
• گیج های خازنی
در گیج های خازنی از دیافراگم و کاواک فشار برای ایجاد خازن متغیر استفاده میشود تا کشش ناشی از فشار اعمالی را تعیین کند. تکنولوژیهای معمولی از فلز، سرامیک و دیافراگمهای سیلیکنی استفاده می کنند. این تکنولوژیها برای فشارهای کم کاربرد دارند (مطلق، تفاضلی و گیج).
در سنسور فشار نوع خازنی فشار تفاضلی به دیافراگم اعمال میشود که باعث میشود دیافراگم به یکی از صفحات خازن نزدیک شده و از دیگری دور شود. بنابراین ظرفیت خازن تغییر میکند که این تغییر متناسب با فشار اعمال شده به دیافراگم است. تغییر ظرفیت خازن توسط مدار الکتریکی و ترنسمیتر تبدیل به سیگنال الکتریکی میشود که در واحدهای فشار کالیبره شده است.
• گیج فشار الکترومغناطیسی
در گیج های فشار الکترومغناطیسی، جابجایی دیافراگم بخاطر اعمال فشار از طریق تغییر در اندوکتانس (رلوکتانس)، LVDT، اثر هال و یا قانون جریان ادی اندازه گیری می شود. در سنسور فشار القایی هنگامی که فشار اعمال شده دیافراگم را حرکت دهد، هسته مرکزی جابجا شده و خاصیت القایی ایجاد شده توسط مدارهای الکترونیکی مانند مدارهای رزونانس اندازه گیری می شود.
• پیزو الکتریک
در گیج های پیزو الکتریک برای اندازه گیری فشار از اثر پیزو الکتریک در مواد معین همانند کوارتز استفاده می شود تا کشش ناشی از فشار را اندازه بگیرد. این تکنولوژی برای اندازه گیری فشارهای پویا استفاده می شود.
کریستالها به نام پیزوالکتریک در اثر تغییر شکل مکانیکی سیگنال الکتریکی تولید می کنند که سطح ولتاژ این سیگنال متناسب با میزان تغییر شکل است. در گیج های فشار پیزوالکتریک، کریستال به یک دیافراگم فلزی متصل است. یک سمت دیافراگم برای اندازه گیری فشار، در تماس با سیال فرایند میباشد و سمت دیگر دیافراگم به طور مکانیکی به کریستال متصل است. سیگنال ولتاژ خروجی کریستال دامنه کوچکی دارد( در محدوده میکرو ولت ) پس باید یک تقویت کننده با امپدانس ورودی بالا به کار گرفته شود. به منظور جلوگیری از اتلاف سیگنال، تقویت کننده باید در نزدیکی سنسور نصب شود. کریستال تا دمای ۴۰۰ °F را تحمل می کند. تغییرات دما کریستال را تحت تاثیر قرار می دهد بنابراین جبران سازی دما باید صورت گیرد.
• گیج فشار نوری
گیج های فشر نوری از تغییر فیزیکی فیبر نوری برای تعیین کشش ناشی از فشار اعمالی استفاده می کنند. به عنوان مثال در Fiber Bragg Grating از تکنولوژی گیج فشار نوری استفاده می شود. تکنولوژی اندازه گیری نوری فشار در کاربردهایی که با چالش همراه هستند استفاده می شود. برای مثال در مکانهای غیر قابل دسترس، دماهای بالا و یا در تکنولوژیهای ذاتا مصون از تداخلات الکترومغناطیس و اندازه گیریهای راه دور.
• گیج فشار پتانسیومتری
در گیج های فشار پتانسیومتری از حرکت جاروبک در طی مکانیزم مقاومتی برای تعیین کشش ناشی از فشار اعمالی استفاده می کند.
انواع دیگر از گیج های فشار پتانسیومتری وجود دارد که از خواص دیگر ( مانند چگالی) برای تعیین فشار گاز یا مایع استفاده می کنند.
• گیج فشار رزونانس
اعمال فشار باعث ایجاد تغییر در چگالی گاز میشود و آن نیز موجب تغییر فرکانس رزونانس می شود. برای استفاده از تکنولوژی رزونانس می توان از ابزار "جمع کننده نیرو" مانند موارد ذکر شده در بالا استفاده کرد. هم چنین می توان عنصر رزونانس کننده را به طور مستقیم در معرض ماده قرار داد. در این صورت نیز فرکانس نوسان وابسته به چگالی ماده می باشد. سنسورها از سیمهای نوسان کننده، تیوبهای نوسان کننده، کوارتز، و سیستمهای میکرو الکترو_مکانیکی (MEMS) ساخته می شوند.در کل مشخصه این تکنولوژی، خروجی پایدار آن است.
• گیج فشار-دما
در گیج های فشار-دما با اعمال فشار به گاز، چگالی آن تغییر میکند و به دنبال آن، گذردهی گرمایی آن تغییر می کند. نمونه رایج این سنسورها، گیج های "پیرانی" هستند.
• گیج فشار یونیزاسیون
در گیج های فشار یونیزاسیون با اعمال فشار به گاز، چگالی آن تغییر میکند و به دنبال آن، جریان یونهای موجود در آن تغییر می کند. نمونههای رایج این نوع سنسور، گیجهای کاتد سرد و کاتد گرم است.
جهت خرید فشار سنج و یا مشاوره در زمینه گیج های فشار می توانید با انرژی کالا تماس بگیرید.
Leave A Comment