انواع سنسور فشار

یکی از مهم ترین نکاتی که در تولید و فرآوری محصولات در صنعت حائز اهمیت است، اندازه گیری فشار است. بنابراین با انتخاب سنسور فشار و استفاده از آن در ابزارهای صنعتی می توان میزان فشار روی مایع را اندازه گیری کرد. سنسور فشار کاربردهای زیادی در صنعت دارد، بنابراین دارای مدل های مختلفی است که در انواع صنایع از جمله صنایع غذایی، صنایع دارویی، صنایع پزشکی، صنایع پتروشیمی و سایر فرآیندهای محصول مانند تصفیه آب و فاضلاب و … استفاده می شود. به کنترل سیستم و حفاظت کمک می کند. به طور کلی سنسور فشار یک ابزار اندازه گیری است که اطلاعات فشار را به فشار الکتریکی تبدیل می کند و در انتخاب این دستگاه باید به نکات مهمی توجه کرد.

سرعت سنج ها از نظر فناوری، طراحی، عملکرد، قابلیت استفاده و قیمت متفاوت هستند. بر اساس آمار این وزارتخانه می توان گفت که بیش از 60 فناوری و حداقل 500 شرکت در بخش انرژی در جهان فعالیت می کنند. همچنین مجموعه ای از سنسورهای فشار برای اندازه گیری سریع تغییرات فشار طراحی شده است. نمونه ای از استفاده از این نوع سنسور را می توان هنگام اندازه گیری فشار موتور یا فشار توربین گاز مشاهده کرد. این فلزات به ویژه در دستگاه های الکترونیکی مانند کوارتز به خوبی کار می کنند. برخی از سنسورهای فشار، مانند آنهایی که در دوربین های نظارت ترافیک یافت می شوند، در حالت روشن/خاموش کار می کنند. به عنوان مثال، هنگامی که فشار به گیج فشار وارد می شود، سنسور یک مدار الکتریکی را باز یا بسته می کند.

سنسور فشار چیست؟

قبل از اینکه بدانیم سنسور فشار چیست و چه کاربردی دارد، ابتدا باید بدانیم سنسور چیست؟ سنسور وسیله یا ابزاری است که در زمینه های مختلف برای تشخیص یا حس کردن مقدار نیرو، مقدار فشار، مقدار ولتاژ، مقدار نور یا سایر کمیت های فیزیکی به طور کلی و برای تبدیل این مقدار به سیگنال الکتریکی استفاده می شود. علامت. حال باید با سنسور فشار آشنا شویم و بدانیم که این یک ابزار اندازه گیری فشار است که می تواند فشار را تشخیص داده و اندازه گیری کند. این دستگاه می تواند هر فشاری از جمله فشار مایع، فشار گاز و سایر مایعات را اندازه گیری کند. این دستگاه در تمامی زمینه های صنعتی کاربرد دارد و به طور مستقیم یا غیرمستقیم در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد زیرا می تواند فشار ایجاد شده را در محدوده خاصی اندازه گیری کند. نتایج به دست آمده با این ابزار بسیار دقیق است و می توان از آن برای محاسبات سایر کمیت ها مانند دبی یا مساحت استفاده کرد. بنابراین همانطور که گفته شد مشخص است که دانستن دقیق سنسور فشار چیست و چگونه کار می کند بسیار مهم است.

با وجود دستگاه ها و دستگاه های اندازه گیری بهبود یافته و به دلیل دقت بالای آنها، امروزه اندازه گیری نوسانات فشار به لطف مانومترهای بسیار دقیق با دقتی باورنکردنی انجام می شود. با قرار دادن سنسورها در مخازن خاص و سایر مایعات تحت فشار، حسگرها می توانند به خدمه تعمیر و نگهداری هشدار دهند که فشار خارج از یک سطح معین باشد. به همین دلیل باید از آنها استفاده کرد و با کمک آنها شرایط را مدیریت کرد. علاوه بر این، وجود سنسور فشار به اپراتورها کمک می کند تا از مشکلات یا حوادث احتمالی جلوگیری کنند. زیرا زمانی که سنسور آنها را از تغییر فشار و انحراف از محدوده مشخص شده مطلع می کند، تیم پشتیبانی می تواند بلافاصله مشکل را حل کند. اندازه گیری سطح فشار ربطی به این زمان ندارد و در گذشته از روش های مختلفی برای اندازه گیری فشارهای مختلف آب در مخازن مختلف مانند لوله ها استفاده می شد. با گذشت زمان، بشریت به سمت درک بهتر موضوع حرکت کرده است و اکنون که تأثیر تغییرات فشار بر خواص فیزیکی و الکتریکی مواد را درک کرده‌ایم، می‌توانیم از این دستگاه‌ها و مواد با دقت و کارایی بیشتری در داخل استفاده کنیم. دستگاه ها و استفاده از صنایع مختلف.

انواع سنسور فشار

انواع سنسورهای فشار را می توان بر اساس محدوده اندازه گیری، نوع فشار و شرایط کاری تقسیم بندی کرد که طیف بسیار گسترده ای است. نوع سنسور فشار ارتباط مستقیمی با هدف شما دارد. در واقع انواع مختلفی از سنسورهای فشار بسته به اینکه قصد دارید از آنها برای چه کاری استفاده کنید وجود دارد. ممکن است در برخی از مدل های آن، تکنولوژی استفاده شده یکسان باشد، اما با توجه به نوع مایع و مواد و یا میزان استفاده از آن برای مواد خورنده متفاوت است. به همین دلیل ابتدا باید هدف استفاده از این دستگاه را مشخص کنید و قبل از انتخاب با کیفیت های مختلف آن کاملا آشنا شوید. بنابراین سنسورهای فشار را می توان بر اساس نوع فشار، محدوده دمای کارکرد و محدوده اندازه گیری طبقه بندی کرد.

اکنون زمان آن است که بدانیم این ابزار چگونه کار می کند. در واقع سنسورهای فشار با اندازه گیری تغییر فیزیکی کار خود را انجام می دهند، یعنی تغییر فیزیکی به عنوان سیگنال اختلاف فشار رخ می دهد و منجر به استفاده از این دستگاه می شود. پس از اندازه گیری این تغییرات فیزیکی، اطلاعات به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. سپس این سیگنال ها می توانند به عنوان داده های قابل استفاده نمایش داده شوند. با توجه به پیشرفت چشمگیر در تمامی زمینه ها از جمله در زمینه صنایع و دستگاه های مرتبط، امروزه فناوری های مختلفی برای اندازه گیری فشار سیالات مختلف وجود دارد که می تواند فشار را به یک سیگنال الکتریکی قابل اندازه گیری و استاندارد تبدیل کند. در زیر قصد داریم انواع سنسورهای فشار و اصول استفاده از آنها را معرفی کنیم:

سنسور فشار مکانیکی

ابتدا باید بدانیم که سنسور شامل چه قطعاتی است یا از چه چیزهایی تشکیل شده است، زیرا سنسورهای مختلف مورد استفاده برای اندازه گیری اندازه های مختلف ممکن است متفاوت باشند. یک سنسور فشار مکانیکی از یک قاب فلزی، یک تکیه گاه غشایی و یک ماده انتقال دهنده فشار تشکیل شده است. در ساده ترین شکل، غشاء به یک محور مرکزی متصل می شود. یک آهنربای الکتریکی که شفت را می چرخاند. موج جزء تشکیل دهنده سیگنال الکتریکی است. میزان چرخش بستگی به میزان فشار هوای اعمال شده دارد و می توانیم از آن برای اندازه گیری استفاده کنیم. برخی از سنسورهای فشار از یک غشای لاستیکی متصل به شفت مرکزی استفاده می کنند. هنگامی که سنسور تغییر تشخیص می دهد که تغییری در فشار هوا وجود دارد، شفت می لرزد یا خم می شود و یک سیگنال الکتریکی تولید می کند. از آنجایی که این روش در اندازه گیری فشار کم خیلی خطی و دقیق نیست، فقط برای مسافت های طولانی (بیش از 4000 کیلومتر) از آن استفاده می کنیم.

سنسور فشار الکترونیکی

مهمترین و حیاتی ترین عملکرد سنسور فشار الکترونیکی تبدیل فشار به یک سیگنال الکتریکی کوچک است که ارسال و نمایش داده می شود. فشار لوله، شیلنگ یا کانال نیرویی به سلول اندازه گیری سنسور وارد می کند و باعث انحراف می شود. یک مدار الکتریکی این انحراف را اندازه گیری می کند. و در مرحله آخر فشار اندازه گیری شده به جریان یا ولتاژ خروجی تبدیل می شود. به همین دلیل است که معمولاً به آنها ترانسمیتر فشار می گویند. سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر و سیگنال 0 تا 5 ولت دو سیگنال رایج هستند که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

سنسور عمدتاً با استفاده از اثر پیزوالکتریک کار می کند. این زمانی اتفاق می افتد که یک ماده در پاسخ به استرس بار الکتریکی ایجاد می کند. یک سنسور فشار فشار را تشخیص می دهد و می تواند فشار را با اندازه گیری بار الکتریکی تشخیص دهد. سنسورهای فشار باید کالیبره شوند تا مشخص شود کدام سیگنال ولتاژ یا میلی آمپر (mA) با کدام ولتاژ مطابقت دارد.

یک سنسور فشار الکترونیکی یا پیزوالکتریک معمولاً تغییر فشار را از طریق تغییر شکل دیافراگم اندازه گیری می کند. اگر این دیافراگم برای فشار فرآیند در یک طرف “تهویه” و از طرف دیگر “تهویه” (و در نتیجه در معرض فشار محیط قرار گیرد) از طرف دیگر “تهویه” شود، تغییر شکل دقیقاً به فشار محیط کاهش می یابد زیرا متعادل می شود. بنابراین، نتیجه اندازه گیری شده در واقع اختلاف فشار بین فشار فرآیند و فشار محیط است. برای سنسورهای فشار مطلق، سمت “داخلی” (سمت سنسور که با محیط فشار تماس ندارد) در معرض خلاء مطلق قرار می گیرد و سپس به طور دائمی مهر و موم می شود. بنابراین تغییر شکل اندازه گیری شده دیافراگم مستقل از فشار دامنه است.

سنسور فشار مقاومتی یا پیزومقاومتی

یک سنسور فشار مقاومتی یا پیزومقاومتی از تغییر مقاومت الکتریکی یک کرنش سنج متصل به دیافراگم (که عنصر الاستیک نیز نامیده می شود) استفاده می کند که در معرض یک محیط فشار قرار دارد. سنسورهای فشار Piezoresistive دارای حساسیت بالایی هستند، این سنسورها دارای قدرت بالا و مقاومت در برابر حرارت بالا هستند. اما سیگنال خروجی آنها ضعیف است.

سنسور فشار خازنی

اگر به روشی قوی و قابل اعتماد برای اندازه گیری فشار پایین نیاز دارید، سنسور فشار خازنی راه حل است. این گیج ها را می توان برای طیف وسیعی از کاربردها، از جمله نشانگرهای سطح مخزن دریایی در محدوده 0-2 PSI تا 0-15 PSI سفارش داد. آنها دارای پیکربندی فیزیکی قوی، فولاد ضد زنگ و قطعات سرامیکی قابل ترشوندگی و فناوری خازن قابل تعویض هستند. سنسورهای خازنی همچنین می توانند برای فشار بالا در کاربردهای مختلف، از موتورهای صنعتی گرفته تا سیستم های هیدرولیک، کنترل فرآیند و خطوط لوله گاز طبیعی استفاده شوند.

سنسور فشار کندانسور از دیافراگمی استفاده می کند که در برابر فشار اعمال شده مقاومت می کند، بنابراین کندانسور برای تشخیص انحراف ناشی از فشار اعمال شده تغییر می کند. با اعمال فشار، یک نیروی خارجی دیافراگم را فشرده می کند و ظرفیت خازن کاهش می یابد. هنگامی که فشار آزاد می شود، دیافراگم به شکل اولیه خود باز می گردد و فشرده سازی آن ردیابی می شود. معمولا از دیافراگم های سرامیکی، فلزی و سیلیکونی استفاده می شود. فشار بالقوه را می توان اندازه گیری کرد تا خوانش دقیقی داشته باشد. حسگرهای بالقوه تغییرات چگالی را به عنوان نقص صفحه تحت فشار اعمال شده تشخیص می دهند، بسیار حساس هستند و می توانند بارهای بزرگ را تحمل کنند.

سنسور فشار پیزوالکتریک

یک سنسور فشار پیزوالکتریک از خواص یک ماده پیزوالکتریک مانند سرامیک یا کوارتز متالیز شده برای تولید پتانسیل الکتریکی روی سطح زمانی که ماده تحت فشار و فشار مکانیکی قرار می‌گیرد، استفاده می‌کند. مقدار بار متناسب با بار اعمال شده است و قطبیت با جهت نیرو تعیین می شود. تغییر فشار باعث ایجاد و از بین رفتن پتانسیل الکتریکی می شود و امکان اندازه گیری فشارهای دینامیکی که به سرعت در حال تغییر هستند را می دهد.

سنسور فشار به نوع فشار بستگی دارد

همانطور که در فیزیک گفته می شود فشار به معنای نیروی تقسیم بر سطح است که طبق استانداردهای SI نیوتن است. به این معنی که اگر فشار 1 نیوتن بر روی 1 متر مربع اعمال شود، فشار برابر با 1 نیوتن در هر متر مربع است. اکنون دستگاه اندازه گیری می تواند این وزن را اندازه گیری کند. تمامی این نوع تجهیزات دارای نوعی دستگاه هستند که با توجه به توان مصرفی نمایش داده می شوند. در استفاده از ماشین آلات می توان از ترازو برای تعیین مقادیر مختلف و انواع مختلف وزن بر اساس ترازو استفاده کرد. در شرایط اتمسفر، خلاء یا سایر شرایط فشار مربوطه. ماشین های اندازه گیری وزن برای تعیین وزن در این متغیرها طراحی و در تجهیزات اندازه گیری وزن تعبیه شده اند. وقتی می خواهیم این دستگاه را انتخاب کنیم با سه نوع وزن مواجه می شویم که با توجه به طراحی و عملکرد دستگاه نیز متفاوت است. سه نوع وزن شامل وزن مطلق، وزن تفاضلی و وزن نسبی است.

فشار بالا

سنسورهای فشار مطلق برای اندازه گیری فشار نسبت به خلاء در نظر گرفته شده اند و با خلاء مرجع در خود سنسور طراحی شده اند. این سنسورها همچنین می توانند فشار اتمسفر را اندازه گیری کنند. در یک سنسور فشار مطلق، طرف دیگر دیافراگم تحت خلاء است، تغییر شکل آن متناسب با فشار اندازه گیری شده است. به همین ترتیب، سنسور فشار مقدار مربوط به فشار اتمسفر را تشخیص می‌دهد و قسمت ماده همیشه در معرض شرایط محیطی است. از این دستگاه می توان برای اندازه گیری فشار خون استفاده کرد.

فشار دیفرانسیل

یک جنبه مهم از روش های شناسایی فشار صنعتی شامل مقایسه بین چندین سطح فشار است. برای این کاربردها از فرستنده دیفرانسیل فشار استفاده می شود که به دلیل داشتن حداقل دو فشار متفاوت بر ساختار مکانیکی می تواند چالش برانگیز باشد. سنسورهای فشار دیفرانسیل از نظر طراحی نسبتاً پیچیده هستند زیرا اغلب برای اندازه گیری اختلاف فشار در فشارهای ثابت زیاد مورد نیاز هستند. اصول اندازه گیری و انتقال فشار مکانیکی در اکثر واحدهای اندازه گیری فشار استاندارد مشترک است، صرف نظر از اینکه آنها به عنوان دستگاه های فشار دیفرانسیل، مطلق یا گیج طبقه بندی می شوند.

فشار نسبی یا مانومتر

در میان انواع مختلف سنسورها، سنسور فشار نسبی یا گیج یکی از قابل اعتمادترین سنسورها است که به دلیل پایداری طولانی مدت و دقت کامل حتی در شرایط سخت شناخته شده است. بسته به کاربرد، این نوع سنسورها را می توان در محدوده 0-100 تا 0-30000 PSI سفارش داد. این محصول در شرایط محیطی ناپایدار مانند دمای بالا، تکان ها و ارتعاشات شدید یا نوسانات فشار بالا عملکرد بی نظیری را ارائه می دهد. با سنسور فشار دیفرانسیل، طرف دیگر غشا در معرض فشار اتمسفر قرار می گیرد، بنابراین تغییر شکل آن با اختلاف فشار اندازه گیری شده و فشار محیط مطابقت دارد.