منو
اندازه گیری فشار یکی از پارامترهای حیاتی در تجهیزات ابزار دقیق است که در بسیاری از صنایع و برنامه‌های فنی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به ما این امکان را می‌دهد تا میزان فشار موجود در یک سیستم را تعیین کنیم.
در این مقاله قصد داریم به بررسی انواع روش های اندازه گیری فشار و کاربردهای آن بپردازیم، همراه ما باشید.
اندازه گیری فشار به معنای تعیین میزان نیروی وارد شده بر واحد سطح است.
به زبان دیگر، فشار در هر نقطه از یک ماده، نتیجه تأثیر نیروهای وارد بر آن نقطه تقسیم بر مساحت آن نقطه است.
واحد استاندارد برای اندازه‌گیری فشار در سیستم بین‌المللی واحدها (SI) پاسکال (Pascal) است که با نماد “Pa” نشان داده می‌شود.
یک پاسکال برابر است با نیوتن بر متر مربع(N/m²). علاوه بر پاسکال، واحدهای دیگری مانند بار (bar)، تر (torr) و پوند بر اینچ مربع (psi) نیز برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌شوند.
برای اندازه‌گیری دقیق فشار، باید به اصول اندازه‌گیری فشار توجه کرد:
در ادامه با یک فیلم به بررسی کلی این تجهیز می پردازیم:
برای اندازه گیری فشار، روش‌های متنوعی وجود دارد. در زیر، چند روش معمول برای اندازه‌گیری فشار را نام برده و به بررسی مواردی از آنها می‌پردازیم.
فشارسنج دیافراگمی نوعی از فشارسنج است که برای اندازه‌گیری فشار مایعات و گازها کاربرد دارد. عمدتا برای اندازه گیری اختلاف فشار استفاده می شود.
این نوع فشارسنج از یک دیافراگم استفاده می‌کند که به وسیله فشار مورد اندازه‌گیری، تغییر شکل می‌دهد و این تغییر شکل به عنوان نشانگر فشار استفاده می‌شود.
دیافراگم در این نوع فشارسنج معمولاً یک صفحه نازک و انعطاف‌پذیر است که از جنس فلزی مانند استیلیت یا تیتانیوم ساخته می‌شود.
این دیافراگم به یک حسگر متصل است که تغییر شکل دیافراگم را به یک سیگنال الکتریکی( آنالوگ) تبدیل می‌کند.
در نمونه های پیشرفته و دیجیتالی این داده های آنالوگ با استفاده از یک ترانسدیوسر به صورت ولتاژ یا شدت جریان خروجی تفسیر می شود. در نهایت به صورت داده های دیجیتال برای اپراتور فرستاده می شود.
زمانی که فشار مایع یا گاز به فشارسنج اعمال می‌شود، دیافراگم تحت تأثیر این فشار خم می‌شود؛ این خمش دیافراگم باعث حرکت کردن یک عقربه شده و در نتیجه فشار به صورت داده های مکانیکی و آنالوگ گزارش می شود.
از جمله کاربردهای فشارسنج دیافراگمی می‌توان به کنترل فشار در صنایع، اندازه‌گیری فشار در سیستم HVAC، مانیتورینگ پروسه‌های صنعتی و آزمایشگاهی، و کاربردهای پزشکی اشاره کرد.
بوردن یک نوع فشارسنج مکانیکی است که برای اندازه‌گیری فشار مایعات و گازها استفاده می‌شود.
این نوع فشارسنج بر اساس اصل عملکرد لوله بوردن که یک لوله خمیده از جنس فلز و با شکل منحنی است، کار می‌کند.
این فشارسنج شامل یک لوله بوردن است که یک سر این لوله، ثابت و سرِ دیگر آن آزاد است.
یک سر لوله به منطقه مایع یا گاز که قصد اندازه‌گیری فشار آن را داریم، متصل می‌شود و سر دیگر به جو یا به فضای خارجی متصل است.
زمانی که فشار مایع یا گاز به فشارسنج بوردن اعمال می‌شود، لوله بوردن تحت فشار خم می‌شود. در نتیجه جابجایی اندکی در انتهای آزاد لوله رخ می‌دهد و شکل لوله را تغییر می‌دهد.
شکل خمش لوله به وسیله یک سوئیچ مکانیکی یا یک میکرومتر خوانده می‌شود و مقدار فشار به صورت مقیاس شده نمایش داده می‌شود. شکل خمش لوله بستگی به فشار مایع یا گاز ویژه‌ای که به آن اعمال می‌شود دارد. .
بر این اساس سه نوع لوله بوردن به شکل C، حلزونی و مارپیچ وجود دارد. حوزه اندازه گیری لوله بوردن بیشتر از دیافراگم است.
معمولاً برای اندازه گیری فشارهای بالا مورد استفاده واقع می شود. نوع حلزونی و مارپیچ لوله بوردن از حساسیت بیشتری نسبت به نوع C برخوردار هستند.
مانومترها عموماً شامل یک لوله U شکل از جنس شیشه یا پلاستیک و یک سیال (معمولاً روغن یا آب) درون لوله U هستند.
زمانی که فشار مایع یا گاز به مانومتر اعمال می‌شود، سطح مایع در لولهU تغییر می‌کند. مقدار فشار با توجه به ارتفاع ستون مایع در لوله U قابل تعیین است.
معمولاً مانومترها دارای مقیاسی هستند که مقدار فشار را به صورت واحدهای قابل خواندن نمایش می‌دهد.
نوع مقیاس ممکن است بر اساس واحد فشار (مانند پاسکال یا بار) یا به واحدهای اندازه‌گیری فشار رایج (مانند بار، پوند-برای-انچ مربع یا میلی‌متر جیوه) تنظیم شود.
سنسور های فشار پیزومقاومتی از رایج ترین انواع سنسورهای فشار می باشند که از تغییر مقاومت الکتریکی مواد برای اندازه گیری فشار استفاده می کنند.
فشارسنج پیزومقاومتی شامل یک المان حساس به فشار است که معمولاً از سیلیکون یا پلی‌سیلیکون ساخته می‌شود.
این المان حساس به فشار می‌تواند یک نوار نازک باشد. المان حساس به فشار شامل مقاومت‌های پیزورزیستیو است که در واکنش به فشار، مقاومت الکتریکی آنها تغییر می‌کند.
این تغییر مقاومت توسط یک مدار الکترونیکی خوانده شده و به مقدار فشار متناظر تبدیل می‌شود.
این نوع از ابزار اندازه گیری فشار، بر اساس تغییر ظرفیت خازنی بین دو صفحه الکترود در پاسخ به فشار مایع یا گاز عمل می‌کند.
فشارسنج خازنی شامل دو صفحه الکترود است که به طور معمول از جنس فلز ساخته شده‌اند. این دو صفحه الکترود به‌طور معمول به یکدیگر نزدیک قرار گرفته و توسط یک ماده عایق الکتریکی (مانند سیلیکون) جدا شده‌اند.
فشار مایع یا گازی که قصد اندازه‌گیری فشار آن را داریم، بر روی این ماده عایق تاثیر دارد؛ زمانی که فشار مایع یا گاز به فشارسنج خازنی اعمال می‌شود، ضخامت ماده عایق تحت تأثیر فشار تغییر می‌کند. این تغییر در ضخامت ماده عایق باعث تغییر ظرفیت خازنی بین دو صفحه الکترود می‌شود. ظرفیت خازنی بین الکترودها با استفاده از یک مدار الکتریکی خوانده شده و تبدیل به مقدار فشار متناظر می‌شود.
در فشارسنج نوری، یک منبع نوری (مانند لیزر) به طور مستقیم یا از طریق یک الیاف نوری به سنسور هدایت می‌شود.
سنسور شامل یک یا چند المان حساس به فشار است که معمولاً از ساختارهای نوری و اپتیکی پیچیده تشکیل شده‌اند.
زمانی که فشار مایع یا گاز به فشارسنج نوری اعمال می‌شود، ساختارهای نوری در سنسور تغییر شکل می‌دهند. این تغییر شکل باعث تغییر در خواص نوری مانند شدت نور، طول موج، پهنای باند و یا قابلیت انتشار نور می‌شود. این تغییرات نوری توسط یک سیستم تشخیص نوری خوانده شده و به مقدار فشار متناظر تبدیل می‌شود.
فشارسنج نوری معمولاً برای اندازه‌گیری فشار در محیط‌های ویژه، از جمله برنامه‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر دما، ارتعاشات، مواد شیمیایی و نویز دارند، استفاده می‌شوند.
2 پاسخ
ممنون از مقاله خوبتون
عالی بود.ممنون.