ابزارهای صنعتی اندازه گیری فشار

به دستگاه‌هایی که برای اندازه گیری فشار استفاده می‌شوند، فشار سنج نامیده می‌شوند. به بیان ساده، فشار مقدار نیروی عمود است که به واحد سطح در یک سطح وارد می‌شود.

دانشمندان روش‌های مختلفی را برای اندازه گیری فشار ابداع کرده‌اند. برای اندازه گیری صحیح فشار، بسیار مهم است که بدانید از چه نقطه مرجعی برای اندازه گیری فشار استفاده می‌شود.

بر همین اساس، انواع فشار سنج به فشار سنج‌های مستقل، گیج و دیفرانسیل طبقه بندی می‌شوند. فشار سنج ممکن است هیدرواستاتیک یا مکانیکی باشد.

در این نوشته شما را با انواع فشار سنج‌ها و کاربردها و خصوصیات آن‌ها آشنا می‌کنیم.

انواع فشار سنج‌ها بر اساس نوع کاربرد

فشار سنج‌ها بر اساس نوع کاربردشان به ۶ نوع تقسیم می‌شوند. انواع آن عبارت‌اند از:

1. فشار سنج‌های تجاری و صنعتی

این فشار سنج‌ها برای اندازه گیری فشار با اهداف عمومی استفاده دارند. معمولاً از فشار سنج‌های تجاری و صنعتی در تهویه مطبوع، سیستم‌های گرمایشی و سیستم‌های تبرید استفاده می‌شود.

فشار سنج‌های صنعتی برای فرایندهای تولیدی مناسب هستند که سیستم فشار را مسدود نمی‌کنند.

از این فشار سنج‌های صنعتی در صنایع تولیدی، ابزارهای هیدرولیک، تصفیه آب و صنایع RO استفاده می‌شود.

2. فشار سنج‌های فشار بالا

در صنایعی که فرایند تولید تحت فشار بالا، لرزش زیاد، افزایش ناگهانی فشار و در محیط‌های با خورندگی بالا مثل صنایع پتروشیمی می‌توان از فشار سنج‌های فرایند تولید استفاده کرد.

3. گیج‌های فشار پایین

برای اندازه گیری فشار در مایعات و گازها از گیج‌های فشار پایین استفاده می‌شود. شرط استفاده از گیج‌های فشار پایین این است که گیج مانع از عملکرد جریان مایع و گاز نشود.

در صنایع کشاورزی صنعتی، سیستم‌های پنوماتیک و اتاق‌های ایزوله از این گیج‌های فشار استفاده می‌شود.

4. گیج‌های سیل

فشار سنج‌های سیل (Seal) برای نشان گذاری و مهروموم کردن مسیرهایی که به صورت بالقوه امکان نشت دارند، طراحی شده‌اند.

این فشار سنج‌ها در صنایعی که در آن مواد چسبناک، مواد شیمیایی خورنده یا ارتعاشات زیاد وجود دارد، کاربرد دارند.

5. فشار سنج‌های با دقت بالا

از فشار سنج‌های با دقت بالا در فرایندهایی استفاده می‌شود که نیاز به کالیبراسیون دقیق دارند. مانند فرایندهای تست آزمایشگاهی که نتایج باید بسیار دقیق باشند.

6. فشار سنج‌های دوبلکس

فشار سنج‌های دوبلکس به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بتوانند در محیط‌های که شدت فشار وجود دارد تفاوت بین دو فشار وارد شده را اندازه گیری کنند.

این فشار سنج‌ها در صنایع برودتی، سوخت، شیمیایی و صنایع هوایی کاربرد دارد.

انتخاب فشار سنج مناسب

برای انتخاب فشار سنج مناسب برای اندازه گیری فشار باید به عوامل زیر دقت نمود.

• میزان دقت مورد نیاز
• اندازه مناسب صفحه برای قابل خواندن بودن
• دوام با توجه به مواد موجود در محیط و شرایط فرایند
• امکان به‌کارگیری در جاهای مختلف
• دامنه فشار قابل اندازه گیری
• نوع فشار قابل اندازه گیری.

این عوامل مشخص می‌کند که چه نوع فشار سنجی می‌تواند برای کار شما مناسب باشد.

انواع متداول سنسورهای فشار سنج

سنسورهای فشار ابزارها یا دستگاه‌هایی هستند که میزان فشار فیزیکی وارده بر حسگر را به یک سیگنال خروجی تبدیل می‌کنند که می‌تواند برای تعیین مقدار کمی فشار استفاده شود.

انواع مختلفی از سنسورهای فشار موجود است که عملکرد مشابهی دارند اما برای نشان دادن فشار و سیگنال خروجی به فناوری‌های مختلفی متکی هستند.

باید دقت کرد که سنسورهای فشار با فشار سنج‌ها متفاوت هستند. فشار سنج‌ها با توجه به طراحی متفاوت آن‌ها، قرائت مستقیم خروجی مقدار فشار را بر عهده دارند.

فشار سنج‌های می‌توانند به دو صورت نمایشگر آنالوگ یا مکانیکی با استفاده از یک سوزن و مقیاس درجه بندی یا نمایشگر دیجیتال ارائه شوند.

اما سنسورهای فشار سنج مستقیماً به یک خروجی قابل نمایش متصل نمی‌شوند. اما سیگنالی از خود ایجاد می‌کنند که در صورت پردازش صحیح و کالیبره شدن مقدار آن می‌توانند برای خواندن میزان فشار مورد استفاده قرار گیرند.

سنسور فشار، مبدل فشار و فرستنده فشار

چندین اصطلاح رایج در ارتباط با دستگاه‌های اندازه گیری فشار وجود دارد که اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. این اصطلاحات سنسور فشار، مبدل فشار و فرستنده فشار هستند.

تولیدکنندگان و تأمین کنندگان این دستگاه‌ها ممکن است از یک یا چند مورد از این اصطلاحات برای توصیف پیشنهادات محصولات خود استفاده کنند.

به طور کلی، تفاوت اصلی بین این اصطلاحات مربوط به سیگنال خروجی الکتریکی است که تولید می‌کنند و رابط خروجی دستگاه که از آن برای نمایش فشار استفاده می‌شود.

الف. سنسور فشار

یکی از تمایزات سنسورهای فشار با مبدل‌های فشار و فرستنده‌های فشار این است که سنسورهای فشار بر خلاف ۲ مورد دیگر، الکترونیکی بوده و در سیستم‌های تهویه مطبوع و خروجی‌های تقویت شده کاربردی ندارند.

سنسورهای فشار اگرچه به عنوان یک چتر برای هر سه نوع دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما معمولاً سیگنال خروجی میلی ولت تولید می‌کنند.

خروجی ولتاژ نسبتاً کم همراه با تلفات مقاومتی که با سیم کشی اتفاق می‌افتد، بیانگر این است که طول سیم در سنسورهای فشار باید کوتاه باشد. همین مسئله باعث می‌شود که استفاده از سنسورها در حدود ۱۰-۲۰ فوتی از وسایل الکترونیکی محدود شود.

محدودیت دیگر سنسورهای فشار این است که از منبع تغذیه باید استفاده کنند. همچنین، سیگنال خروجی کم به این معنی است که این دستگاه‌ها برای استفاده در محیط‌های پر نوسان برقی مناسب نیستند.

ب. مبدل فشار

مبدل‌های فشار با داشتن قابلیت‌های بیشتر نسبت به سنسورهای فشار، امکان تقویت سیگنال داخلی برای افزایش اندازه سیگنال خروجی به ۵ یا ۱۰ ولت و فرکانس خروجی به ۱-۶ کیلوهرتز را دارند

افزایش قدرت سیگنال امکان استفاده از مبدل‌های فشار را در دامنه فاصله بیشتر مثلاً ۲۰ فوت فراهم می‌کند. این دستگاه‌ها از سطح ولتاژ تغذیه بالاتر مانند ۸-۲۸VDC استفاده می‌کنند.

ولتاژهای خروجی بالاتر باعث کاهش مصرف جریان می‌شود و مبدل‌های فشار را در کاربردهایی که تجهیزات باتری دارند قابل استفاده می‌کند.

ج. فرستنده فشار

در حالی که سنسورهای فشار و مبدل‌های فشار خروجی ولتاژ ایجاد می‌کنند، فرستنده‌های فشار خروجی با جریان امپدانس پایین تولید می‌کنند.

این امپدانس معمولاً به عنوان سیگنال‌های آنالوگ ۴-۲۰mA در پیکربندی ۲ سیم یا ۴ سیم استفاده می‌شود.

فرستنده‌های فشار از ایمنی نویز الکتریکی (EMI / RFI) خوبی برخوردار هستند و بنابراین برای کاربردهایی که لازم است سیگنال‌ها را در فواصل طولانی‌تر انتقال دهند، مناسب هستند.

این دستگاه‌ها به منبع تغذیه تنظیم شده نیازی ندارند.

دقت کنید که هر جا صحبت از سنسورهای فشار به میان می‌آید، منظور اصطلاح چتری سنسور فشار است که می‌تواند منظور سنسور فشار، مبدل فشار یا فرستنده فشار باشد.

فن آوری های اندازه گیری فشار

شش فن آوری سنسور فشار اصلی برای اندازه گیری فشار وجود دارد. این فناوری‌ها عبارت‌اند از:

سنسورهای فشار پتانسیومتری

سنسورهای فشار پتانسیومتری از یک لوله، سیلندر یا المان بوردون استفاده می‌کنند که بازوی سوزن درون فشار سنج را هدایت می‌کند. این سنسور با تغییر فشار با استفاده از یک پل وتسون تغییرات را به مقاومت تبدیل می‌کند.

سنسورهای فشار القایی

سنسورهای فشار القایی از ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی (LVDT) برای تغییر درجه اتصال القایی که بین سیم پیچ‌های اولیه و ثانویه ترانسفورماتورها قرار داد استفاده می‌کند.

سنسورهای فشار خازنی

سنسورهای فشار خازنی از یک دیافراگم استفاده می‌کنند که با فشار وارد شده منحرف می‌شود که منجر به تغییر در مقدار خازن می‌شود. با کالیبره کردن این مقدار تغییر خازن می‌توان میزان فشار را به صورت دقیق اندازه گیری کرد.

سنسورهای فشار پیزوالکتریک

سنسورهای فشار پیزوالکتریک با استفاده از خواص مواد مانند کوارتز سرامیکی یا فلزی شده برای ایجاد پتانسیل الکتریکی در هنگام تحت فشار قرار گرفتن مواد مکانیکی استفاده می‌کنند.

سنسور فشار سنج

سنسورهای فشار سنج به یک ابزار سنجش تغییر مقاومت متصل هستند که در ماده‌ای مانند سیلیکون قرار گرفته است. هنگام قرار گرفتن در معرض تنش مکانیکی میزان تغییر مقاومت باعث ایجاد اثر در آن ماده و ارسال سیگنال می‌شود.

سنسورهای فشار متغیر

سنسورهای فشار متغیر از دیافراگمی استفاده می‌کنند که در یک مدار مغناطیسی وجود دارد. وقتی فشار به سنسور وارد می‌شود، انحراف دیافراگم باعث تغییر در میزان عدم میل مدار می‌شود و می‌توان آن تغییر را اندازه گیری کرد.

شما می توانید انواع سنسورهای فشار را از شرکت تامین کننده قطعات و ابزار دقیق اندازه گیری و کنترل صنعت کوشان (شماره تماس: ۰۲۱-۲۶۱۴۶۸۰۵) تهیه نمایید.

متداول‌ترین انواع سنسورهای فشار

متداول‌ترین انواع سنسورهای فشار عبارت‌اند از:

سنسور فشارسنج آنروئید

دستگاه فشارسنج آنروئید از یک پوشش فلزی توخالی تشکیل شده است که دارای سطوح قابل انعطاف در بالا و پایین آن است.

تغییرات فشار اتمسفر باعث تغییر شکل این پوسته فلزی می‌شود و اهرم‌های مکانیکی تغییر شکل را افزایش می‌دهند تا نتایج محسوس تری را ارائه دهند.

اهرم‌ها معمولاً به یک صفحه اشاره گر متصل می‌شوند که تغییر شکل تحت فشار را به اندازه گیری مقیاس بندی شده یا به باروگرافی تبدیل می‌کند که تغییرات فشار را با گذشت زمان ثبت می‌کند.

سنسورهای فشارسنج آنروئید جمع و جور و با دوام هستند و در کار خود از هیچ مایعی استفاده نمی‌کنند.

با این حال، میزان جرم عناصر سرعت سنجش فشار را در آن محدود کرده و کارایی آن را برای پروژه‌های سنجش فشار پویا کمتر می‌کند.

سنسورهای فشار سنج مانومتر

مانومتر سنسور فشار سیال است که یک ساختار طراحی نسبتاً ساده و سطح دقت بیشتر از حد فشارسنج‌های بی هوازی را فراهم می‌کند.

اندازه گیری فشار در مانومتر با ثبت اثر فشار بر یک ستون مایع اندازه گیری می‌شود.

رایج‌ترین فرم مانومتر مدل U شکل است که در آن فشار به یک طرف لوله وارد می‌شود، مایع را جابه‌جا می‌کند و باعث می‌شود سطح مایعات از یک انتها کاهش یابد و از طرف دیگر افزایش متقابل داشته باشد.

سطح فشار با اختلاف ارتفاع بین دو انتهای لوله نشان داده می‌شود و اندازه گیری با توجه به مقیاس تعبیه شده در دستگاه انجام می‌شود.

با کج شدن یکی از پایه‌های مانومتر می‌توان دقت خواندن را افزایش داد. همچنین می‌توان در مانومتر یک مخزن مایعات تعبیه کرد تا باعث کم شدن ارتفاع در یکی از پایه‌ها شود.

اگر یک پایه از لوله U شکل به جو وارد شود، مانومتر می‌تواند به عنوان سنسور فشار سنج مؤثر استفاده شود و در صورت فشار به هر دو پایه، می‌تواند به عنوان سنسور دیفرانسیل عمل کند.

سنسور مانومتر فقط در یک محدوده فشار خاص مؤثر است و مانند فشارسنج‌های آنیروئید، سرعت پاسخ کمی دارند.

سنسورهای فشار لوله Bourdon

اگرچه فشار سنج‌های لوله‌ای بوردون طبق همان اصول ضروری فشارسنج‌های بی هوازی عمل می‌کنند، اما لوله‌های بوردون به جای کپسول توخالی، از یک عنصر حسگر مارپیچی یا C شکل استفاده می‌کنند.

یک انتهای لوله بوردون به اتصال با فشار ثابت می‌شود، در حالی که انتهای دیگر آن بسته است. هر لوله مقطع بیضوی دارد که با فشار بیشتر باعث صاف شدن لوله می‌شود.

این ابزار تا زمانی که فشار مایع توسط مقاومت الاستیک لوله مطابقت یابد، به حالت مستقیم شدن خود ادامه خواهد داد.

یک مجموعه دنده به انتهای بسته لوله متصل شده و یک نشانگر را در امتداد یک صفحه مدرج حرکت می‌دهد تا امکان قرائت میزان فشار را میسر کند.

سنسورهای لوله Bourdon معمولاً به عنوان سنسور فشار سنج استفاده می‌شوند و هنگامی که دو لوله به یک اشاره گر متصل می‌شوند به عنوان سنسورهای دیفرانسیل استفاده می‌شوند.

سنسورهای فشار خلأ uum

سنسورهای فشار خلأ uum ابزاری برای سنجش فشار در زیر سطح فشار جو است که تشخیص آن از طریق روش‌های مکانیکی می‌تواند چالش برانگیز باشد.

این سنسورها معمولاً برای اندازه گیری در محدوده خلأ کم استفاده می‌شوند. این سنسورها به یک سیم گرم شونده با مقاومت الکتریکی وابسته به دما متکی هستند.

وقتی فشار خلأ افزایش یابد، همرفت کاهش می‌یابد و دمای سیم افزایش می‌یابد. مقاومت الکتریکی به تناسب افزایش می‌یابد. این مقاومت الکتریکی در برابر میزان فشار کالیبره می‌شود تا بتوان اندازه گیری دقیقی به دست آورد.

سنسورهای فشار یونی

از سنسورهای کاتدی یونی یا سرد معمولاً برای کاربردهای بالاتر در دامنه خلأ استفاده می‌شود. این ابزارها به رشته‌ای متصل هستند که تولید الکترون می‌کنند.

الکترون‌ها به شبکه‌ای منتقل می‌شوند که ممکن است با مولکول‌های گاز برخورد کنند و در نتیجه باعث یونیزه شدن آن‌ها می‌شود.

یک دستگاه جمع کننده بار، یون‌های باردار را به خود جلب می‌کند. تعداد یون‌های جمع شده مستقیماً با تعداد مولکول‌های موجود در خلأ مطابقت دارد و بدین ترتیب قرائت دقیق فشار خلأ ممکن می‌شود.

سنسورهای فشار آب‌بندی‌شده

سنسورهای فشار آب‌بندی‌شده هنگامی استفاده می‌شود که بخواهید اندازه گیری فشار را نسبت به مقدار مرجع به دست آورید (مانند فشار اتمسفر در سطح دریا)، اما در مواردی که دسترسی مستقیم سنسور به آن فشار مرجع امکان‌پذیر نباشد، استفاده می‌شود.

به‌عنوان‌مثال، در وسایل نقلیه زیر آب، می‌توان از سنسور فشار آب‌بندی‌شده برای تعیین عمق وسیله نقلیه با اندازه گیری فشار محیط و مقایسه آن با فشار جو موجود در فشار سنج استفاده کرد.

نکته آخر این که بعد از دانستن ابزارهای صنعتی اندازه گیری فشار، لازم است تا بتوانید انواع این ابزارها را از یک تامین کننده مطمئن، تهیه کنید.

شرکت صنعت کوشان خلیج فارس با دارا بودن کادری متخصص و مجرب، با هدف تأمین تجهیزات صنایع بزرگ نفت، گاز و پتروشیمی خدمات و راهکارهای مناسبی در تأمین کالا و قطعات به شما مشتریان محترم ارائه می کند.

صنعت کوشان این افتخار را دارد که همگام با توسعه تکنولوژی روز دنیا پیش رفته و تنوانسته جایگاه تأمین کننده برتر قطعات و تجهیزات برندهای معتبر ویکا، هانیول، روزمونت، ایندرس هاوزر، یوکوگاوا را به دست آورد.

نام صنعت کوشان را به عنوان یکی از بازیگران اصلی در صنعت ابزار دقیق و سیستم کنترل به خاطر بسپارید.

زاه های ارتیاطی با ما

۰۲۱-۲۶۱۴۶۸۰۵

۰۲۱-۲۶۱۴۶۹۵۴

۰۹۹۱۰۱۸۹۸۷۸