همه چیز درباره سنسور های فشار

سنسور فشار چیست؟عموماً، سنسور های فشار (که برخی مواقع ترانسمیتر فشار یا ترانسدیوسر فشار نیز نامیده می‌شوند) جهت اندازه گیری فشار سیالات (مایعات و گازها) استفاده می‌شوند.فشار، یک بیانی است از نیروی لازم جهت منع مایع از گسترش و عموماً بصورت نیرو بر واحد سطح تعریف می‌شود.تشریح سنسور فشارطراحی سنسور فشارسنسور فشار، یک سیگنال الکتریکی مربوط به فشار اعمال شده را تولید می کند. چنین سیگنالی معمولاً دیجیتال یا آنالوگ است، اگرچه سیگنال های نوری، بصری و شنیداری نیز رایج هستند.سنسورهای فشار صنعتی که به عنوان ترانسدیوسر فشار، ترانسمیتر فشار، نشانگر فشار و سوئیچ فشار نیز شناخته می‌شوند، معمولاً دارای طراحی دیافراگمی هستند که از استرین گیج هایی استفاده می‌کنند که به آن متصل شده یا در داخل آن پخش می‌شوند و استرین گیج ها به عنوان عناصر مقاومتی عمل می‌کنند. تحت کشش ناشی از فشار، مقادیر مقاومت تغییر می کند. در فناوری خازنی، دیافراگم فشار یک صفحه منفرد از یک خازن است که در اثر جابجایی ناشی از فشار، مقدار خود را تغییر می‌دهد، نمودار مقطع زیر را ببینید.سنجش فشار با استفاده از فناوری دیافراگم، اختلاف فشار بین دو طرف دیافراگم را اندازه گیری می کند. بسته به فشار مربوطه، زمانی که مرجع خلاء باشد، از عبارت «مطلق» استفاده می‌شود. "گیج" (Gauge) در جایی استفاده می شود که مرجع فشار اتمسفر باشد. و "تفاضلی" (Differential) در جایی استفاده می شود که سنسور دارای دو پورت برای اندازه گیری دو فشار مختلف است.سنسورهای فشار در کاربردهای مختلف برای اهداف کنترل و نظارت استفاده می شوند. همچنین می توان از آنها برای اندازه گیری غیر مستقیم متغیرهای دیگر مانند جریان سیال، سرعت، سطح آب و ارتفاع استفاده کرد.سنسورهای فشار از نظر طراحی، فناوری مورد استفاده، عملکرد، کاربرد و هزینه بسیار متفاوت هستند. در سراسر جهان، صدها فناوری مختلف در طراحی سنسور فشار و هزاران تامین کننده مختلف سنسور فشار استفاده می شود.انواع خاصی از سنسورهای فشار برای اندازه گیری دینامیکی طراحی شده اند و می توانند تغییرات فشار را با سرعت بسیار بالا ثبت کنند. کاربرد مثال در اینجا در اندازه گیری فشار احتراق در سیلندرهای موتور یا توربین های گاز است. این حسگرها معمولاً با استفاده از مواد پیزوالکتریک مانند کوارتز ساخته می شوند.برخی از سنسورهای فشار با استفاده از روش باینری کار می کنند. در این طرح، زمانی که فشار به یک سنسور فشار وارد می شود، سنسور یک مدار الکتریکی را کامل یا قطع می کند. از این نوع سنسورها به عنوان سوئیچ فشار نیز یاد می شود.بهترین سنسور فشار چیست؟انتخاب بهترین سنسور فشار واقعاً به نوع کاربرد، محیط فرآیند و محدوده اندازه گیری بستگی دارد. فاکتورهای اضافی که به شما کمک می‌کند بهترین سنسور فشار برای کاربردتان را انتخاب کنید، می‌تواند شامل دقت مورد نیاز، محیط کاربرد و نوع اندازه‌گیری مانند سنسورهای فشار مطلق، گیج، خلاء، تفاضلی و سیلد باشد.دما و خروجی نیز می توانند عواملی باشند که به شما در انتخاب بهترین نوع سنسور فشار برای کاربردتان کمک می کنند. انواع سنسور فشارحسگر های فشار را می‌توان بر حسب محدوده فشاری که اندازه‌گیری می‌کنند، محدوده دمای کاری یا نوع فشاری که اندازه‌گیری می‌کنند طبقه‌بندی کرد. از نظر انواع فشار، سنسورهای فشار را می توان به چند دسته اصلی تقسیم کرد:سنسور فشار مطلقیک سنسور فشار مطلق فشار را نسبت به فشار خلاء کامل (0 PSI یا بدون فشار) اندازه گیری می کند. فشار اتمسفر 101.325 کیلو پاسکال (14.7 PSI) در سطح دریا با توجه به خلاء است.سنسور فشار گیجسنسور فشار گیج در کاربردهای مختلف استفاده می شود زیرا می توان آن را برای اندازه گیری فشار نسبت به فشار اتمسفر معین در یک مکان معین کالیبره کرد. سنسور فشار خلاءسنسور فشار خلاء برای اندازه گیری فشار کمتر از فشار اتمسفر در یک مکان مشخص استفاده می شود و به عنوان فشار منفی نیز شناخته می شود.سنسور فشار تفاضلیاین سنسورها تفاوت بین دو یا چند فشار وارد شده به عنوان ورودی به واحد سنجش را اندازه گیری می کنند. به عنوان مثال، اندازه گیری افت فشار در فیلتر روغن. فشار دیفرانسیل نیز برای اندازه گیری جریان یا سطح در مخازن تحت فشار استفاده می شود.سنسور فشار سیلدسنسور فشار مهر و موم شده مشابه سنسور فشار گیج است، با این تفاوت که قبلاً توسط سازنده برای اندازه گیری فشار نسبت به فشار سطح دریا کالیبره شده است.فناوری های مورد استفاده در سنسور فشاراسترین گیجفن آوری استرین گیج یا فویل گیج از تغییرات مقاومتی که برخی مواد به دلیل تغییر کشش یا کرنش تجربه می کنند استفاده می کند. در اینجا، این فناوری از تغییر رسانایی ماده در هنگام تجربه فشارهای مختلف استفاده می کند و این تفاوت را محاسبه می کند، سپس آن را به تغییر فشار ترسیم می کند.استرین گیج طول بلندی از هادی است که به صورت زیگزاگی روی یک غشاء قرار گرفته است. وقتی کشیده می شود مقاومت آن افزایش می یابد. استرین گیج ها در همان جهت کرنش و اغلب به صورت چهار تایی نصب می شوند تا یک پل ویت استون کامل را تشکیل دهند. یک سنسور فشار می تواند شامل چندین عنصر استرین گیج مشابه باشد.فیبر نوریاین فناوری از خواص فیبر نوری برای تأثیرگذاری بر نور منتشر شده در فیبر استفاده می کند، به طوری که می توان از آن برای تشکیل حسگرها استفاده کرد. سنسورهای فشار را می توان با استفاده از تداخل سنج های فیبر نوری مینیاتوری برای تشخیص جابجایی غشاها در مقیاس نانومتری ساخت. همچنین می‌توان فشار را برای ایجاد اتلاف در فیبر برای ایجاد حسگرهای مبتنی بر شدت ایجاد کرد.انحراف مکانیکیاین فناوری از خواص مکانیکی یک مایع برای اندازه گیری فشار آن استفاده می کند. برای مثال می توان از تأثیر فشار بر سیستم فنر و تغییرات فشار فنر برای اندازه گیری فشار استفاده کرد.نیمه هادی پیزومقاومتیبرای اندازه گیری فشار، این فناوری از تغییر رسانایی نیمه هادی ها به دلیل تغییر فشار استفاده می کند.سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS)در اینجا، این فناوری میکروالکترونیک را با سیستم‌های مکانیکی مینیاتوری مانند والوها و چرخ دنده‌ها ترکیب می‌کند که همگی روی یک تراشه نیمه‌رسانا با استفاده از فناوری نانو برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کنند.عناصر ارتعاشی (مانند رزونانس سیلیکونی)برای محاسبه فشار، از عناصر ارتعاشی برای اندازه گیری تغییر ارتعاش در سطح مولکولی عناصر مختلف مواد به دلیل تغییرات فشار استفاده می شود.ظرفیت متغیراین فناوری از تغییر ظرفیت به دلیل تغییر فاصله بین صفحات یک خازن به دلیل تغییر فشار برای محاسبه فشار استفاده می کند.کاربردهای سنسور فشارسنجش فشارسنسورهای فشار در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شوند. هنگامی که به طور مستقیم برای اندازه گیری فشار استفاده می شود، برنامه های کاربردی شامل ابزار دقیق آب و هوا، هوافضا و دفاع، تحقیق و توسعه، خودرو و بسیاری دیگر از ماشین آلات یا تجهیزاتی است که دارای عملکرد فشار هستند.آنها را می توان در سیستم های هیدرولیک، عمق آب، پنوماتیک، دریایی، فاضلاب، گاز، پزشکی، پردازش مواد غذایی و آشامیدنی، سطح/محتوای مخزن، سیستم های HVAC، تجهیزات کشاورزی، هوا فضا و مواد شیمیایی استفاده کرد.سایر نسخه های قابل توجه نیز رایج هستند، از جمله سنسورهای فشار با دمای بالا، سه در یک، دارای گواهینامه ATEX، بهداشتی و قابل تنظیم در میدان. کپسول های فشار سرامیکی، نوع استرین گیج فویل ارزان قیمت، ترانسمیترهای عمق/سطح، و فرستنده فشار دیفرانسیل (نوع مرطوب/مرطوب و نوع هوا/گاز خشک) دیگر انواع محبوب هستند.سنجش جریاندر اینجا، سنسورهای فشار از اثر Venturi برای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌کنند. فشار دیفرانسیل بین دو بخش از لوله ونتوری که دهانه های متفاوتی دارند اندازه گیری می شود. اختلاف فشار بین دو بخش به طور مستقیم با سرعت جریان از طریق لوله ونتوری متناسب است. یک سنسور فشار کم ظرفیت تقریباً همیشه مورد نیاز است زیرا اختلاف فشار نسبتاً کم است.سنجش ارتفاعاین در هواپیماهای تجاری و نظامی، موشک ها، ماهواره ها و ابزار دقیق آب و هوا مفید است. این نوع کاربردها همگی از رابطه بین تغییرات فشار نسبت به ارتفاع استفاده می کنند.