مفهوم فشار
فشار به عنوان مقدار نیروی اعمال شده بر واحد سطح تعریف می‌شود. فشار که در مورد مایعات و گازها کاربرد دارد یک پارامتر بسیار مهم در فرآیندهای متنوع صنعتی به حساب می‌آید. اندازه گیری فشار را می‌توان بر اساس واحدها یا مقیاس های متعددی انجام داد. دو مقیاس رایج برای اندازه گیری فشار PSI و Bar هستند. همچنین در مورد سایر انواع مقیاس های فشار می‌توان Kg/cm2, mmHgT, inH2o, Pa را مثال زد.
انواع فشار
انواع مختلفی از فشارها موجود هستند. به عنوان مثال:
- فشار مطلق: این فشار از صفر مطلق به عنوان مرجع اندازه گیری فشار استفاده می‌کند
- فشار تفاضلی: فشار تفاضلی اختلاف فشار بین دو نقطۀ ورودی فشار است.
- فشار گیج: به مقدار فشار بالای فشار اتمسفر، فشار گیج گویند.
انواع گیج فشار
فشارسنج ها دستگاه های نسبتاً ساده ای هستند. هر چند ملاحظاتی را باید در هنگام انتخاب بهترین گیج فشار در نظر داشت که مهم ترین آنها دیجیتال یا آنالوگ بودن آن‌هاست. در حالی که وظیفۀ هر دو نوع گیج فشار یکسان است، امّا هر کدام از فناوری و ساختار متفاوتی بهره می‌برند که بسته به نوع کاربری می‌توانند دارای مزایا خاص خود باشند.
تکنولوژی پرشر گیج فشار
مانومتر
یکی از انواع فشار سنج های آنالوگ بوده که به شکل یک لولۀ U شکل است که از یک سمت فشار جو از سمت دیگر فشار گاز مورد نظر اعمال می‌شود که با اندازه گیری اختلاف فشار بین دو محل، میزان فشار به دست می‌آید.
مزایا گیج فشار مانومتر
- ساده
- ارزان
- عدم نیاز به منبع تغذیه
- عدم نیاز به تعمیر و نگهداری
- قابل اتکا و دارای مقاومت و دقت بالا در فرآیندهای پیچیده
لوله بوردون
رایج ترین دستگاه های اندازه گیری فشار آنالوگ، لولۀ بوردن است. نحوۀ عملکرد این لوله به این صورت است که این فشار سنج ها حاوی یک لولۀ خمیده بوده و زمانی که فشار به آن ها وارد می‌شود تمایل به صاف شدن پیدا می‌کنند. این تغییر وضعیت در لولۀ بوردن از طریق یک مکانیزم به یک عقربه منتقل شده و متناسب با فشار وارد شده، نمایش دهندۀ مقداری خاص بر روی صفحۀ مدرج است. عملکرد لولۀ بوردن به صورت خطی بوده و دقتی در حد 0/1 ± را ارائه می‌دهند.
| مزایای گیج فشار بوردن تیوب |
معایب گیج فشار بوردن تیوب |
| ساختار ساده |
دقت پایین در اندازه گیری مقادیر پایین فشار |
| قیمت مقرون به صرفه |
حساسیت در برابر ضربه و ارتعاش |
| عملکرد قابل قبول در فشار متوسط به بالا |
تأثیر پذیری از هیسترزیس |
| دارای پاسخ زمانی کند و نامناسب برای فرآیندهای شامل نوسانات سریع فشار |
| عدم امکان استفاده برای اندازه گیری فشار مطلق |
| دقت پایین |
بیلوز
سنسورهای دمشی حاوی یک عنصر الاستیک هستند که به طور شعاعی منبسط می شوند و برای پاسخ به تغییرات فشار منقبض می شوند. بیلوز به یک مکانیزم عقربه متصل است به طوری که حرکات ظریف ناشی از نوسانات فشار روی صفحه را می‌دهد. دستگاه های اندازه گیری دمشی در کاربردهای فشار پایین برتری دارند و دقت و حساسیت لازم برای اندازه گیری دقیق را دارند.
| مزایای فشارسنج های بیلوز |
معایب گیج فشار بیلوز |
| عملکرد قابل قبول در فشارهای پایین |
حساس در برابر ارتعاش |
| دقت و حساسیت مناسب |
تأثیرپذیری زیاد نسبت به شوک |
| ساختار مقاوم و اتکا |
| هیسترزیس پایین |
گیج فشار دیجیتال
گیج فشار دیجیتال از سنسورها و ریزپردازنده های پیشرفته برای نمایش فشارهای بسیار دقیق بر روی نشانگر دیجیتال استفاده می کنند. اگرچه به طور کلی گرانتر از دستگاه های اندازه گیری آنالوگ هستند ، اما دستگاه های اندازه گیری دیجیتال ویژگی های متعددی را ارائه می دهند که آنها را به جایگزین های جذاب برای تعدادی از برنامه ها تبدیل می کند. خوانش نتایج در دستگاه‌های فشار سریع و آسان است. فشار سنج های دیجیتالی نیاز به خوانش مقادیر مدرج نداشته و وضوح 01/0 تا 001/0 را ارائه می‌دهند که آنها را برای فشارهای بسیار کم یا تغییرات فشار افزایش کوچک مانند مواردی که هنگام آزمایش نشتی ایجاد می‌شود بطوریکه تشخیص آن با محاسبه غیر ممکن باشد را ایده آل می‌کند.
مقایسه گیج فشار دیجیتال با گیج آنالوگ
گیج فشار دیجیتال دارای قطعات متحرک کمتری نسبت به سنسورهای آنالوگ هستند که باعث می شود از قابلیت اطمینان بالاتری برخوردار باشند. عملکرد آنها ساده است ، با این وجود می توان آنها را برای واحدهای فشار متعدد برنامه ریزی کرد و شامل خروجی هایی برای ارسال نتایج به رایانه ، ثبت کننده داده یا سایر ابزارها برای ذخیره یا تجزیه و تحلیل است. اکثر فشارسنج های دیجیتال به یکی از دو فناوری اندازه گیری متکی هستند.
استرین گیج
در این نوع فشار سنج‌ها یک محفظه داریم که بر روی آن یک صفحۀ دیافراگم قرار گرفته است. بر روی این صفحۀ دیافراگم یک استرین گیج قرار دارد که متناسب با تغییر وضعیت دیافراگم و تغییر شکل در استرین گیج، مقدار مقاومت در این سنسور تغییر میابد. نحوۀ عملکرد به این صورت است که زمانی که فشار سیال وارد محفظه می‌شود بر اثر اختلاف فشار بین سیال و فشار فضای اتمسفر که در خارج از محفظه قرار دارد، دیافراگم و سپس استرین گیج تغییر وضعیت داده و مقاومت آن تغییر می کند در نتیجه با متصل کردن این استرین گیج به یک بازوی پل وتستون، می‌توان مقدار ولتاژ به دست آمدۀ متناظر با مقدار اختلاف فشار وارد شده به استرین گیج را به دست آورد.
نکته: در فشارسنج استرین گیج یک مایع کمکی که معمولاً از جنس سیلیکون است، وجود دارد. دلیل استفاده از این مایع جلوگیری از آسیب و فشار به استرین گیج بوده بطوریکه این مایع می‌تواند بدون هرگونه اتلاف فشار، فشار وارد شده به دیافراگم را به استرین گیج منتقل کند.
مواردی که در انتخاب گیج فشار باید در نظر داشت
- نوع سیال
- میزان فشار
- میزان دقت
- نوع خروجی
- نوع اتصال
- مقیاس اندازه گیری
- نوع سیال
- آیا سیال خورندگی دارد؟
- محدودۀ دما