انواع تجهیزات فشار

• فشار مطلق (سنسور): ما می توانیم این دستگاه را به عنوان سنسوری توصیف کنیم که فشار را نسبت به محفظه مرجع که یک خلاء است اندازه گیری می کند.
• فشار سنج (گیج): این نوع سنسور فشار، فشار را اندازه گیری می کند یا فشار را نسبت به فشار اتمسفر موجود در حال حاضر مقایسه می کند.
• فشار خلاء (سنسور): در این نوع دستگاه اندازه گیری فشار با توجه به خلاء انجام می شود.
• سیل دیافراگم (گیج): در این نوع سنسورها اندازه گیری فشار با توجه به فشار ثابت انجام می شود
• فشار دیفرانسیل (ترانسمیتر): این نوع اندازه گیری زمانی انجام می شود که باید تفاوت بین دو فشار را تعیین کنیم.

چرا به اندازه گیری فشار نیاز داریم؟

اندازه گیری فشار در تجهیزات تحت فشار مانند توربین ها، موتورهای آی سی و غیره بسیار مهم است. می توان از آن برای تعیین تلفات در لوله ها و کانال ها استفاده کرد و بنابراین می توان بازده انرژی را تعیین کرد. برای تعیین شرایط جوی می توان از پرشر گیج استفاده کرد. ما می توانیم دبی یا سرعت جریان را به طور غیر مستقیم اندازه گیری کنیم. اندازه گیری فشار برای عناصر مکانیکی پنوماتیک یا هیدرولیک اجتناب ناپذیر است.

عوامل موثر در انتخاب سنسور فشار؟

ما باید ویژگی ماده ای را که در حال انجام است در نظر بگیریم نظیر :

• شرایط محیطی سیستم
• محدوده فشار فرآیند

ما باید یک سنسور فشار را با توجه به سطح دقت و حساسیت مورد نیاز برای آن فرآیند انتخاب کنیم.

فشار استاتیک

اگر سیال در حال حرکت نباشد یا مسدود شده باشد، فشار اعمال شده توسط آن سیال که در فضا حرکت نمی کند، فشار ساکن نامیده می شود.

فشار دینامیکی

فشاری که توسط یک سیال متحرک اعمال می شود، برعکس فشار استاتیکی است که فشار دینامیکی نامیده می شود.

انواع سنسور فشار

• سنسور فشار (مکانیکی): این نوع سنسور فشار را به نیرو تبدیل می کند و سپس این نیرو اندازه گیری می شود.
• سنسور فشار (برق): این سنسور فشار، فشار را به سیگنال الکتریکی آنالوگ تبدیل می کند و اندازه آن با فشار اعمال شده مطابقت دارد.
• گیج فشار (خروجی مکانیکی)

سنسور فشار لوله بوردون

بخش عمده این سنسور فشار یک لوله است که در صورت قرار گرفتن در معرض فشار، شکل آن تغییر می کند. هنگامی که به داخل لوله فشار وارد می شود، خم نمی شود، صاف می شود و پس از رها شدن فشار، شکل واقعی خود را به دست می آورد. نوک لوله با توجه به تغییرات فشار داخلی حرکت می کند و سپس به یک مقیاس تبدیل می شود.

مزایای لوله بوردون

1. محدوده عملیاتی گسترده
2. مقرون به صرفه
3. پاسخ سریع
4. حساسیت خوب
5. اندازه گیری فشار مستقیم است.

معایب لوله بوردون

• این سنسورها به لرزش و ضربه حساس هستند.
• تغییرات دما بر اندازه گیری آن تأثیر می گذارد.
• هیسترزیس در دوچرخه سواری

کاربردهای لوله بوردون

• اندازه گیری دمای مخزن
• در صنعت خودرو برای پر کردن سطوح استفاده می شود.
• اندازه گیری فشار ترمز هوای خودرو
• در برش فشار بالا استفاده می شود.

مارپیچ و لوله مارپیچی

این نوع لوله های حسگر دارای شکلی مطابق با نام خود هستند و یک سر این سنسور آب بندی می شود. بنابراین هنگامی که فشار به لوله وارد می شود، آنگاه صاف می شود، مقدار صاف کردن به میزان فشار بستگی دارد. بنابراین لوله مارپیچ و مارپیچ پس از آزاد کردن فشار، شکل واقعی خود را به دست می‌آورد.

مزایای مارپیچ و لوله مارپیچ

1. دقت و حساسیت بالا
2. به دلیل پیوندها و اهرم ها، هیچ ضرر حرکتی وجود نخواهد داشت.
3. کنترلر فشار

دم (بیلو)

این نوع سنسور فشار از یک محفظه مهر و موم شده (سیل دیافراگم) تشکیل شده و این محفظه از برجستگی های متعددی شبیه پلیسه ها تشکیل شده است. این چین‌ها در حالت عادی کمی فشرده می‌شوند، بنابراین وقتی فشار به محفظه اعمال می‌شود، محفظه منبسط می‌شود و پلیسه باز می‌شود. ما می توانیم از این نوع سنسور فشار برای اندازه گیری فشار کم استفاده کنیم. این سنسور دارای فنری نیز می باشد که برای اندازه گیری دقیق از آن استفاده می شود، عمل زیر برای اندازه گیری دقیق فشار کافی نیست و به همین دلیل از فنر استفاده می شود. فنر در مقابل نیروی اعمال شده قرار می گیرد و مانند تصویر یک پیوند به بخش انتهایی زیر وصل می شود تا جهت را نشان دهد.

مزایای بیلو

• ساخت و ساز ساده است.
• نگهداری کمتر
• مقرون به صرفه

معایب بیلو

1. دما می تواند بر دقت اندازه گیری تأثیر بگذارد.
2. هیسترزیس
3. حفاظت بیش از محدوده ضعیف است.

کاربردهای بیلو

• برای کنترل صنعتی مورد نیاز است.
• هوافضا
• انتقال نیرو
• در قطع کننده های برق استفاده می شود.

دیافراگم

دیافراگم دیسکی است که از یک ورق فلزی ساخته شده است. این دستگاه اندازه گیری فشار را با مبدل های الکتریکی فراهم می کند. همچنین برای جداسازی سیالات فرآیند برای کاربردهای فشار بالا استفاده می شود. در این سنسور دیافراگم در وسط قرار می گیرد و یکی از محفظه ها به جو باز می شود و دیگری به منبع فشاری که قرار است اندازه گیری شود وصل می شود. بنابراین اگر فشار به این سنسور وارد شود، دیافراگم به داخل محفظه باز منبسط می شود و میزان فشار را می توان با حرکت دیافراگم تعیین کرد.

مزایای سنسور فشار دیافراگم

• مقرون به صرفه
• ساخت و ساز ساده و تعمیر و نگهداری کم

معایب سنسور فشار دیافراگم

• حساس به تغییر دما
• محافظت ضعیف در بیش از حد برد
• هیسترزیس

کاربردهای سنسور فشار دیافراگم

1. شیمیایی
2. پتروشیمی
3. معدن
4. نیروگاه ها
5. برای برنامه های کاربردی Offshore استفاده می شود.

مانومتر

این روش ساده برای اندازه گیری فشار است، مانومتر لوله U به شکل U خواهد بود. اندازه گیری فشار با استفاده از فشار مرجع انجام می شود، بنابراین فشاری که قرار است اندازه گیری شود در یک طرف لوله خواهد بود. طرف دیگر لوله دارای فشار مرجع خواهد بود، فلذا با بررسی ارتفاع مایع در هر دو طرف می‌توانیم فشار را تعیین کنیم.

مزایای مانومتر

• بسیار مقرون به صرفه
• عملیات و ساخت، ساده است.

معایب مانومتر

• اندازه گیری محدوده فشار پایین
• اندازه گیری محدوده فشار بالا به جیوه نیاز دارد.

کاربردهای مانومتر

1. اندازه گیری جریان سیال
2. سیستم HVAC
3. اندازه گیری فشار شیر گاز کوره
4. اندازه گیری فشار (خروجی مکانیکی)
5. سنسور دما

کرنش سنج

کرنش سنج دستگاهی است که فشار را با اعمال فشاری که باید اندازه گیری شود به یک ماده اندازه گیری می کند. هنگامی که فشار به ماده وارد می شود، شکل آن تغییر می کند و این جابجایی مکانیکی به تغییر در مقاومت تبدیل می شود. انواع خاصی از کرنش سنج ها مانند کرنش سنج های نیمه هادی و کرنش سنج های فلزی وجود دارد. یک کرنش سنج فلزی از سیم فلزی تشکیل شده است و وقتی فشاری را که قرار است به این سیم اندازه گیری کنیم اعمال می کنیم، بعد سیم و همچنین مقاومت تغییر می کند. از این دستگاه می توان برای اندازه گیری نیرو، شتاب، گشتاور و ... استفاده کرد.

مزایای کرنش سنج

• برد خوب
• دقت بالا
• فشرده - جمع و جور
• پاسخ سریع
• بدون قطعات متحرک

معایب کرنش سنج

1. حساس به دما
2. هیسترزیس در کرنش سنج ترموالکتریک

کاربردهای کرنش سنج

• اندازه گیری ارتعاش
• اندازه گیری گشتاور
• اندازه گیری کرنش
• اندازه گیری کشش و فشار
• اندازه گیری انحراف و خمش

سیم ویبره

در این سنسور یک اسیلاتور الکترونیکی وجود دارد که باعث ارتعاش سیم می شود. بنابراین اگر فشار در دیافراگم تغییر کند، کشش سیم بر اساس آن تغییر می کند و این بر فرکانس سیم تأثیر می گذارد. بنابراین، می‌توانیم فشار را با تغییر فرکانس اندازه‌گیری کنیم.

مزایای سیم ویبره

• دقت بالا
• پایدار
• کیفیت بالا
• هیسترزیس کم
• گیج مطلق یا اندازه گیری دیفرانسیل

معایب سیم ویبره

• در اندازه بزرگ
• حساس به دما
• لرزش و شوک می تواند بر اندازه گیری تأثیر بگذارد.

کاربردهای سیم ارتعاشی

• اندازه گیری فشار در سدهای باطله
• اندازه گیری فشار یاتاقان پایه
• اندازه گیری فشار زمین در سایت های ساختمانی
• اندازه گیری تنش های افقی و عمودی در گمانه های حفاری شده

سنسور فشار پیزوالکتریک

در این نوع سنسور فشار از کریستال های پیزوالکتریک استفاده می شود و مزیت اصلی این کریستال ها این است که هرگاه به این سنسور فشار وارد شود اختلاف پتانسیل آن تغییر می کند. سنسور روی یک پایه دی الکتریک نصب می شود، کریستال به شفت افقی و دیافراگم به شفت افقی متصل می شود. هنگامی که فشار به دیافراگم وارد می شود، شفت را فشار می دهد و کریستال تغییر شکل می دهد. هنگامی که کریستال تغییر شکل می دهد، سیگنال های الکتریکی تولید می کند.

مزایای سنسور فشار پیزوالکتریک

• دقت بالا
• اندازه گیری فشار بالا امکان پذیر است.
• فشرده - جمع و جور
• پاسخ سریع

معایب سنسور فشار پیزوالکتریک

• حساس به دما
• فقط حسگر پویا

سنسور فشار خازنی

در این سنسور دو صفحه فلزی وجود دارد و یک دی الکتریک بین این صفحات وجود خواهد داشت. در این سنسور یکی از صفحات فلزی می تواند حرکت کند و این حرکت باعث تغییر در ظرفیت خازن می شود. یک دیافراگم به صفحه متحرک متصل می شود. فشاری که قرار است اندازه‌گیری شود به دیافراگم وارد می‌شود و صفحه را حرکت می‌دهد و در ظرفیت خازنی تغییر می‌کند.

مزایای سنسور فشار خازنی

• دقت بالا
• محدوده اندازه گیری گسترده
• پاسخ سریع
• خطی بودن

معایب سنسور فشار خازنی

• حساس به دما
• گران
• لرزش
• قابلیت فشار بیش از حد محدود است.

کاربردهای سنسور فشار خازنی

• اندازه گیری فشار گاز یا مایع در موتورهای جت
• لاستیک های ماشین
• به عنوان حسگر لمسی استفاده می شود.

سنسور فشار نوری

در این سنسور، یک پره مات وجود دارد که روی یک دیافراگم نصب می‌شود و در مقابل یک پرتو نور حرکت می‌کند. بنابراین هنگامی که نور مختل می شود، نوری که در دیود اندازه گیری دریافت می شود، موقعیت دیافراگم را نشان می دهد. ما می توانیم فشار را با حرکت دیافراگم تعیین کنیم.

مزایای سنسور فشار نوری

• تکرارپذیری
• دما اصلاح شد
• هیسترزیس کم
• می توان از آن در محیط های سخت استفاده کرد

معایب سنسور فشار نوری

• گران

کاربردهای سنسور فشار نوری

• صنعت نفت و گاز
• کاربردهای پزشکی
• سنسور فشار هیدرواستاتیکی

کاربرد سنسورهای فشار چیست؟

• صنعت خودرو
• ابزار دقیق زیست پزشکی
• هواپیمایی
• صنایع دریایی
• دستگاه های الکترونیکی با صفحه نمایش لمسی

مجموعه محصولات ارائه شده توسط گروه ابزار دقیق کالا صنعتی، طیف گسترده ای از سنسورهای فشار را پوشش می دهد از جمله ی آنها می توان به انواع کاربردهای تبرید و تهویه مطبوع، صنایع غذایی، ماشین آلات کار سیار، گاز ، پزشکی و صنایع نیمه هادی اشاره داشت. در ادامه به توضیح تصویری در مورد ساختار سنسور فشار همچنین به اختصار در  مورد انواع سنسور در بازار و تولید شده در صنعت اشاره خواهیم داشت:

ساختار سنسور فشار