مجله خبری ابزار دقیق

طراحی سنسور فشار پیزوالکتریک

سنسورهای فشار پیزوالکتریک غالباً در یک محیط لوله ای شکل دارای رزوه ساخته می‌شوند (همانطور که در شکل پایین نماد داده گردیده‌است) تا قابلیت و امکان نصب شل آن ها در تجهیزاتی که فشار در آن ها مانیتور می‌گردد را میسر سازد. در هنگام نصب این سنسورها احتیاط موردنیاز می‌باشد زیرا سفت شدن بیشتراز حد سنسور فشار می تواند روی حساسیت خروجی تأثیر بگذارد.

در بعضی از کاربردهای معمولی، ممکن میباشد سنسورهای فشار پیزوالکتریک در معرض شوک های حرارتی (تغییر ناگهانی دما) ناشی از گرمای تابشی یا جریان گازها و مایعات داغ قرار گیرند.

به علت گرم شدن کریستال، دیافراگم یا بدنه سنسور، ممکن تغییراتی در خروجی تشکیل داد گردد. اما باید اعتنا داشت که این گزینه با حساسیت دمای استاتیک سنسور یکی نیست.

اثرات شوک حرارتی را می اقتدار با طراحی دور و بر مناسب و نصب سنسور در اطراف ایزوله به دستکم رساند.

حساسیت سنسور فشار پیزوالکتریک

خروجی در یک محدوده بزرگ خطی میباشد، به طور معمول از kPa 0.7 تا MPa 70 یا (0.1 … 1000 psi) و صدق (Accuracy) نسبتاً برابر % 0.1 میباشد.

سنسورهای سرامیکی با گذشت فرصت در معرض حیف کردن حساسیت قرار می‌گیرند. ولی این امر معمولاً بسیار ناچیز هست. معمولاً کمتر از % 1 در سال.

همچنین ممکن میباشد حساسیت آنها زمانی که برای نخستین دفعه در معرض فشار و دما زیاد قرار گیرند، یه خرده کاهش یابد. می توان با به کار گیری سنسور در حداکثر فشار و مرتبه حرارت گزینه انتظار، قبل از استقرار آنها از این اثرات جلوگیری کرد.

پاسخ فرکانسی سنسورهای فشار پیزوالکتریک در فرکانسهای زیر کاهش پیدا می کند زیرا شارژ الکتریکی ایجاد شده قابل نگه داشتن نیست.

در فرکانس های بالا یک قله وجود داراست که مربوط به فرکانس رزونانس عنصر پیزوالکتریک میباشد. سنسور معمولاً در حیطه مسطح منحنی پاسخ، فی مابین دو حیطه مشخص و معلوم شده مورد استفاده قرار می گیرد (شکل زیر)

کاربردها سنسور فشار پیزوالکتریک

استحکام، فرکانس بالا و مجال پاسخ دهی سریع سنسورهای فشار پیزوالکتریک به‌این مضمون‌ می‌باشد که می توانند در طیف پهناور ای از کاربردهای صنعتی و هوافضا گزینه استفاده قرار گیرند (در معرض دما و فشارهای بالا قرار گیرند).

آنها اکثر اوقات برای اندازه گیری فشار دینامیکی، برای مثال اندازه گیری فشار تلاطم ها، انفجار و احتراق موتور ها استفاده می شوند. تمامی این موارد نیاز به پاسخ دهی سریع ، استحکام و طیف بلندمرتبه ای از محدوده تلاش دارا هستند.

همچنین میزان حساسیت و توان مصرفی کم آنها سبب ساز میشود که برای بعضی از کاربردهای پزشکی اثر گذار باشند. برای مثال، می اقتدار از یک سنسور پلاستیکی فیلم نازک به منظور اتصال به پوست و پژوهش بر نبض شریان استفاده کرد.

مزایا و معایب

یکی از مهم‌ترین مزایای سنسورهای فشار پیزو الکتریک مستحکم بودن آن‌ها می باشد. این امر سبب ساز می شود آنها برای به کار گیری در اشکال اطراف های خشن مناسب باشند.

بدون استفاده از سایر قطعات الکترونیکی، سنسورهای پیزوالکتریک در دماهای بالا قابل استفاده می باشند. برخی از مواد تا 1000 سکو سانتیگراد میتوانند تحمل کنند. حساسیت ممکن میباشد با رتبه حرارت تغییر کند اما با انتخاب مواد مناسب می تواند به حداقل برسد.

سیگنال خروجی به وسیله خود عنصر پیزو الکتریک ایجاد می‌گردد، به این ترتیب آن ها ذاتا تجهیزات کم مصرف با توان ذیل میباشند.

عنصر حسگر در قبال تداخل الکترومغناطیسی و تابش غیر حساس هست. تقویت کننده شارژ الکتریکی و سایر تجهیزات الکترونیکی پرشین ابزار دقیق به منظور کاهش نویز و سایر خطاهای سیگنال بایستی با دقت هر چه بیشتر نزدیک به سنسور قرار گیرند.

سنسورهای فشار پیزوالکتریک می‌توانند به راحتی و با به کارگیری از مواد ارزان بها (به عنوان مثال کوارتز یا تورمالین) ساخته شوند، به این ترتیب می توانند یک چاره کم هزینه برای اندازه گیری فشار صنعتی ارائه دهند.

سنسورهای فشار پیزوالکتریک غالباً در یک دور و اطراف لوله ای صورت دارنده رزوه ساخته میگردند (همان گونه که در صورت تحت علامت داده گردیده است) تا قابلیت نصب ریلکس آن‌ها در تجهیزاتی که فشار در آنها مانیتور می‌شود را میسر سازد. در هنگام نصب این سنسورها احتیاط لازم میباشد چون محکم شدن بیش تر از حد می‌تواند روی آلرژی سنسور فشار خروجی تأثیر بگذارد.

در برخی از کاربردهای ساده، ممکن می باشد سنسورهای فشار پیزوالکتریک در معرض شوک های حرارتی (تغییر‌و تحول ناگهانی دما) ناشی از گرمای تابشی یا این که جریان گازها و مایعات داغ قرار گیرند.

به انگیزه گرم شدن کریستال، دیافراگم یا این که بدنه سنسور، ممکن تغییراتی در خروجی ایجاد کرد خواهد شد. ولی بایستی توجه داشت که‌این مورد با آلرژی دمای استاتیک سنسور یکی‌از وجود ندارد.

اثرات شوک حرارتی را می قدرت با پیاده سازی محیط مطلوب و نصب سنسور در حوالی ایزوله به حداقل رساند.

آلرژی سنسور فشار پیزوالکتریک

خروجی در یک محدوده وسیع خطی می باشد، به صورت معمول از kPa 0.7 تا MPa 70 یا این که (0.1 … 1000 psi) و درستی (Accuracy) نسبتاً موازی % 0.1 است.

سنسورهای سرامیکی با سپری شد زمان در معرض از دست دادن آلرژی قرار میگیرند. اما این فرمان معمولاً بسیار ناچیز میباشد. معمولاً کمتر از % 1 در سال.

همینطور ممکن می باشد آلرژی آنان هنگامی که برای نخسین بار در معرض فشار و دما زیاد قرار گیرند، مقداری کاهش یابد. می اقتدار با استفاده سنسور در حداکثر فشار و سکو حرارت مورد انتظار، پیش از استقرار آن‌ها از این اثرات خودداری کرد.

جواب فرکانسی سنسورهای فشار پیزوالکتریک در فرکانسهای پایین کاهش پیدا می نماید چون شارژ الکتریکی ساخت‌و‌ساز گردیده قابل نگه داشتن وجود ندارد.

در فرکانس های بالا یک قله وجود دارد که مرتبط با فرکانس رزونانس عنصر پیزوالکتریک است. سنسور معمولاً در ناحیه مسطح منحنی جواب، بین دو منطقه معلوم گردیده آیتم به کار گیری قرار می‌گیرد (صورت پایین)

کاربردها سنسور فشار پیزوالکتریک

استحکام، فرکانس بالا و زمان جواب دهی سریع سنسورهای فشار پیزوالکتریک به این مضمون‌ میباشد که می‌توانند در طیف کلان ای از کاربردهای صنعتی و هوافضا مورد به کارگیری قرار گیرند (در معرض دما و فشارهای بالا قرار گیرند).

آن‌ها اغلب برای اندازه گیری فشار دینامیکی، به عنوان مثال اندازه گیری فشار تلاطم ها، انفجار و احتراق موتور ها به کارگیری می گردند. همگی این موردها نیاز به جواب دهی سریع ، استحکام و طیف گران قدر ای از محدوده همت دارند.

همینطور ترازو آلرژی و قدرت مصرفی نادر آن ها باعث می‌شود که برای برخی از کاربردهای پزشکی موءثر باشند. مثلا، می قدرت از یک سنسور پلاستیکی فیلم نازک به مراد اتصال به پوست و مطالعه بر نبض شریان استفاده نمود.

مزایا و معایب

یکی مهم ترین مزایای سنسورهای فشار پیزو الکتریک مستحکم بودن آنان میباشد. این فرمان باعث میشود آن‌ها برای استفاده در گونه های فضا های خشن مطلوب باشند.

فارغ از استعمال از دیگر قطعات الکترونیکی، سنسورهای پیزوالکتریک در دماهای بالا قابل استعمال میباشند. برخی از مواد تا 1000 رتبه سانتیگراد می توانند تحمل نمایند. آلرژی ممکن است با جايگاه حرارت تغییر و تحول نماید البته با گزینش مواد مطلوب میتواند به دست کم رسد.

سیگنال خروجی بوسیله خویش عنصر پیزو الکتریک ساخت‌و‌ساز می شود، بنابراین آنها ذاتا امکانات معدود مصرف با قدرت تحت هستند.

عنصر حسگر در عوض تداخل الکترومغناطیسی و تابش غیر حساس می‌باشد. تقویت کننده شارژ الکتریکی و بقیه امکانات الکترونیکی پرشین ابزار دقیق به مراد کاهش نویز و بقیه خطاهای سیگنال می بایست با تمرکز هر چه بیشتر در حدود سنسور قرار گیرند.

سنسورهای فشار پیزوالکتریک می توانند به راحتی و با به کار گیری از مواد ارزان ارزش (برای مثال کوارتز یا این که تورمالین) ساخته شوند، بدین ترتیب می‌توانند یک راهکار نادر هزینه برای اندازه گیری فشار صنعتی ارائه دهند.

خویش-گرمایشی همینطور میتواند بر روی اتصال چسبی استرین سرگردان به دیافراگم تأثیر گذار باشد و سبب ساخت‌و‌ساز خطاهایی خواهد شد که باعث کاهش صدق سنسور در حین مجال میگردد. با به کارگیری از یک استرین سرگردان با مقاومت فراتر می اقتدار اثرات خویش-گرمایشی را کاهش اعطا کرد.

منبع ولتاژ باصرفه سبب ایجاد کرد تعادل فی مابین به دست کم رساندن تاثیر خویش-گرمایشی و تهیه نمودن سیگنال مناسب سنسور فشار می گردد. می شود به شکل آزمایشی فارغ از ایفا فشار (زمانی که خروجی سنسور صفر می باشد)، ولتاژ تحریک را ارتقا داد تا وقتی که خروجی تغییر‌و تحول نماید (به جهت تاثیر خویش-گرمایشی). بدین ترتیب ولتاژ تحریک می بایست کاهش یابد تا خطای خروجی ناپدید شود.

در شکل قابلیت و امکان، می بایست به خواسته کاهش ارتفاع سیم های اتصال، تقویت سیگنال خروجی و بهبود سیگنال نسبت به نویز، از مدار تقویت کننده در حدود سنسور استعمال شود. این امر همینطور میتواند خروجی سنسور را برای از در بین بردن نویز های فرنگی غربال نماید.

می قدرت با استیناف بر ولتاژ تحریک در سنسور یا این که دور کردن آن از خروجی سنسور و یا این که استعمال از آن تحت عنوان ولتاژ مرجع برای مبدل آنالوگ به دیجیتال، اثرات هر سیرتکامل تغییر و تحول در ولتاژ تحریک مانند افت ولتاژ ناشی از سیم های زمانبر را به دستکم رساند.

خصوصیات فنی سنسور فشار پیزومقاومتی

در سنسورهای فشار استرین حیران فلزی بی آلایش، عامل گیج (Gauge Factor) نسبتاً موازی با 2 تا 4 هست. با حداکثر کشش در توا‌ن یک سری هزارم ، این به معنای تغییر و تحول در خروجی سنسور نزدیک به 1 mV برای هر ولت تحریک (1 mV/V) میباشد.

سنسورهای بر پایه ی سیلیکون معمولاً دوپینگ میگردند تا بتوانند دلیل حیران (Gauge Factor) از 100 تا 200 ارائه دهند. آن‌ها سازگاری خیر بین آلرژی و مختصات حرارتی ساخت و ساز می نمایند. خروجی یک سنسور سیلیکونی می‌تواند حدود 10 میلی ولت برای هر ولت تحریک (10 mV/V) باشد.

مزایا و معایب سنسور فشار پیزومقاومتی

یک کدام از مزیت های سنسور فشار استرین حیران پیزومقاومتی، دارا بودن استحکام بالا میباشد. همت و کالیبره بودن آنان با سپری شد فرصت استوار می ماند.

یکی‌از معایب این سنسورها این می باشد که آن ها نسبت به برخی دیگر از سنسورهای فشار اقتدار بیشتری مصرف می نمایند. این ممکن میباشد به‌این مفهوم باشد که آن‌ها برای سیستم هایی که با باطری تغذیه میگردند و یا این که سیستم های قابل حمل مطلوب نیستند.

موادتشکیل دهنده حسگر متشکل از فیلم های فلزی از مزایای ساخت‌و‌ساز آسان و دوام پرشین ابزار دقیق بالا برخوردار میباشند. آنان همینطور دارنده حداکثر دمای عملکرد فراتر (تا حدود 200 مرتبه سانتیگراد) نسبت به استرین سرگردان های سیلیکونی میباشند که به کمتر از 100 رتبه سانتیگراد محصور می شوند.

استرین گیج های سیلیکونی سیگنال خروجی بسیار بزرگتری را ارائه می‌دهند که آن‌ها را برای کاربردهای فشار تحت، دست کم حدود kPa 2 مطلوب می سازد.

سنسورهای فشار MEMS می‌توانند بسیار کوچکتر از سنسورهای سیم فلزی ساخته شوند و میتوانند با امکانات الکترونیکی به منظور پردازش سیگنال به کارگیری شوند و می‌تواند ترازو غیر خطی بودن (Non-linearity) و تعلق دمایی (Temperature Dependence) را در اختیار گرفتن نماید.

تکنولوژی سنسور های فشار (خازنی، پیزومقاومتی، پیزوالکتریک، MEMS)

تکنولوژی سنسورهای فشار

سنسورهای فشار الکترونیکی، عکس العمل فیزیکی به فشار ایفا گردیده را با تبدیل آن به یک سیگنال الکتریکی اندازه گیری می نمایند. پدیده هایی که معمولاً گزینه استعمال قرار می‌گیرند مشمول تغییر و تحول در گنجایش خازن یا این که تغییر و تحول در مقاومت اهمی یک استرین سرگردان (Strain gauge) یا این که عنصر پیزوالکتریک (Piezoelectric) می باشند که با معیار انحراف ناشی سنسور فشار از انجام فشار متناسب می‌باشند.

اصل سنجش مصرف شده در سنسور های فشار میتواند بر روی صحت (Accuracy)، قابلیت و امکان اعتقادوباور (Reliability)، محدوده اندازه گیری (Measurement range) و سازش با اطراف غرض تأثیر بگذارد. در‌این نوشته‌علمی، ما به بعضی از حرفه آوری های اساسی در دسترس برای مهندسان، طرز شغل و مزایا و معایب هرکدام می‌پردازیم.

سنسور فشار خازنی (Capacitive pressure sensor)

سنسورهای فشار خازنی، تجهیزی میباشد که فشار را با تشخیص تغییر‌و تحول در گنجایش الکتریکی ناشی از تکان دیافراگم اندازه گیری می نماید.

اصول عمل سنسور فشار خازنی

یک خازن از دو کاغذ رسانای برابر تشکیل‌شده میباشد که با یک مسافت خرد از هم مستقل میگردند. گنجایش

خازن از روش معادله پایین بدست می‌آید:

εr اثبات دی الکتریک ماده میان صفحه ها خازن (برای خلاء موازی میباشد با 1)

ε0 اثبات الکتریکی (موازی میباشد با 8.854 x 1012 F/m)

A مساحت صفحه های

d مسافت در بین صفحه های

تغییر تحول هر مورد از متغیرها منجر تغییر و تحول متناظر در گنجایش خازن می گردد. بی آلایش ترین رویکرد برای تغییر تحول گنجایش خازن، تغییر تحول مسافت میان صفحه ها میباشد. این شغل را می قدرت با ساختن یک یا این که هر دو برگه به طور دیافراگمی جاری ساختن بخشید. در تاثیر تغییر‌و تحول فشار، دیافراگم تغییر و تحول صورت می‌دهد (گمراه می گردد) و در فیض گنجایش خازن تغییر میکند.

معمولا، یکی الکترودها (صفحه های)، دیافراگم حساس به فشار و دیگری اثبات میباشد. صورت ذیل مثال ای از یک سنسور فشار خازنی میباشد.

یک طرز سهل برای اندازه گیری تغییر‌و تحول در گنجایش خازن، تبدیل آن به بخشی از یک مدار تهیه و تنظیم گردیده‌است که به صورت معمول متشکل از یک سنسور خازنی پرشین ابزار دقیق به یاور یک سلف میباشد. این شغل می‌تواند فرکانس یک نوسان ساز یا این که اتصال AC یک مدار رزونانس را تغییر و تحول دهد.

سنسور یا این که حسگر فشار چیست؟

سنسور یا این که حسگر المان شم کننده ای میباشد که کمیت های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و… را به کمیت های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا این که غیر پیوسته (دیجیتال) تبدیل می نماید. اشکال سنسور فشار ها در دستگاه های اندازه گیری متعدد، سیستم های در اختیار گرفتن آنالوگ و دیجیتال مانند PLC آیتم به کار گیری قرار میگیرند.

کاربرد سنسورها و قابلیت و امکان اتصال آن ها به دستگاه های گوناگون مثلا PLC سبب شد‌ه‌است که سنسورها بخشی از اجزای غیروابسته نشدنی دستگاه در دست گرفتن خود کار باشند. سنسورها داده ها متفاوت از حالت اجزای متحرک سیستم را به واحد در اختیار گرفتن ارسال نموده و سبب تغییر‌و تحول حالت سعی دستگاه ها میگردند.

برای پژوهش، اخذ لیست بها و خرید گونه های سنسور اشنایدر کلیک نمایید.

با بسط سریع اتوماسیون و غامض خیس شدن مراحل های صنعتی و کاربرد روزافزون این شاخه از صنعت نیاز شدیدی به کاربرد سنسورهای متفاوت که داده ها مرتبط با عملیات ساخت را فهم و شعور و بر طبق این داده ها دستور های لازم صادر خواهد شد، حس می‌شود. سنسورها تحت عنوان اعضای حسی یک سیستم، وظیفه گردآوری و یا این که تبدیل داده ها را به صورتی که برای یک سیستم در دست گرفتن و یا این که اندازه گیری قابل تجزیه و محاسبه باشد، به عهده دارا‌هستند.

در سال های اخیر سنسورها به طور یک عنصر غیرقابل تفکیک سیستم های گوناگون صنعتی گزینه استعمال قرار گرفه اند و توسعه سریعی در جهت پاسخ گویی به تقاضاهای صنعت در‌این شاخه از دانش الکترونیک اجرا پذیرفته میباشد. همانطور که گفته شد سنسورها جهت تبدیل کارداران فیزیکی مانند حرارت، فشار، نیرو، ارتفاع، زاویه چرخش، دبی و غیره به سیگنال های الکتریکی به عمل برده می گردند و به همین مراد سنسورهای مختلفی که قابلیت و امکان تبدیل این عامل ها را به جریان برق دارا‌هستند، تشکیل شده اند. یک سنسور را می قدرت با مختصات ذیل تعریف و تمجید نمود:

سنسور تحت عنوان تبدیل کننده داده ها فیزیکی به سیگنال هایی که می قدرت از آن ها تحت عنوان سیگنال های پرشین ابزار دقیق در دست گرفتن استفاده کرد، شغل می نمایند.

یک سنسور نباید به طبعً یک سیگنال الکتریکی ساخت کند مانند سنسورهای نیوماتیکی و … .

گِیج‌های لوله بوردون در طرح‌ها و تخصص‌های مختلف برای ارائه طیف متنوعی از کاربردها وجود دارا هستند. محدوده فشار گِیج های لوله بوردون از ۰ تا ۰٫۶ بار تا ۰ تا ۱۶۰۰ بار با کلاس اعتنا معمولاً دربین ۰٫۱ و ۴٫۰ متغیر میباشد.

گِیج لوله بوردون

شکل ۲: گِیج لوله بوردون

گِیج دیافراگم

یک گِیج فشار دیافراگم از انحراف یک غشای منعطف استفاده می کند که دو فضا سنسور فشار را از هم جداگانه می کند، همانگونه که در شکل ۳ علامت داده شد‌ه‌است. یک طرف دیافراگم می تواند در معرض اتمسفر قرار گیرد که در این صورت‌ فشار گِیج اندازه گیری میشود، یا می توان آن را در عوض خلاء آب بندی کرد. در این‌شرایط‌ فشار مطلق قابل اندازه گیری میباشد. دیافراگم اغلب فلزی یا سرامیکی می‌باشد که می‌تواند میان دو فلنج بسته گردد یا جوش داده خواهد شد. همان گونه که فشار ارتقاء می‌یابد، دیافراگم را خم می کند، که با به کار گیری از چرخ دنده ها و اتصالات قادر است این را به اندازه گیری صفحه تبدیل کند.

گونه های سنسور فشار و کاربردهای آنها

پرتال جامع انرژیسایر موارد234 مشاهده

سنسور فشار عموماً فشار گاز یا این که مایع را اندازه می گیرد كه فشار به اصطلاح نیروی مورد نیاز برای پرهیز از پخش شدن مایع میباشد و معمولاً به طور نیرو بر سطح تعریف‌و‌تمجید میگردد.

اشکال سنسورهای فشار:

فشارسنج لولهU صورت

فشارسنج مکلئود

فشارسنج جیوه‌ای

فشارسنج ترموکوپل

فشارسنج صوتی

فشارسنج خازنی

فشارسنج گاز ایده‌ال

فشارسنج لولهU صورت

فشارسنج لولهU صورت

معمولی ترین و دارای اسم و رسم ترین آنان فشار سنج لولهU صورت میباشد که در آن یه خرده جیوه در لولهU صورت ریخته گردیده و ترازو اختلاف فشار گوشه و کنار هوا که برابرp0 میباشد و ماده درون فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد می‌نماید از روش اختلاف طول ردیف مایع جیوه اندازه گیری می شود.

فشارسنج جیوه‌ای(Mercury Barometer)

این فشار سنج در اصلً از یک لوله خالی از هوا تشکیل شده میباشد که یک طرف آن مسدود و طرف دیگر آن که گشوده میباشد در پیاله آکنده‌از جیوه فرو برده شد‌ه‌است. فشار هوای خارج، جیوه را از منبع به سمت درون لوله می راند. جیوه تا حدی که وزن آن در درون لوله، دقیقاً هم اندازه نیروی ناشی از فشار هوا خواهد شد در لوله فشار سنج پرشین ابزار دقیق بالا می‌رود وسپس در شرایط تبادل و سکون باقی میماند. با تغییر‌و تحول فشار هوا، سطح جیوه در باطن لوله نیز بالا و زیر خواهد رفت. در موقعیت نرمال جیوه به اندازه 92/29 اینچ یا این که 760میلیمتر در لوله بالا می آید که فشاری متساوی 15/1013 میلی توشه میباشد. جیوه در درون لوله فشارسنج به جهت خواص کشش سطحی دارنده یک سطح محدب میباشد که هنگام انتخاب فشار، بایستی بالاترین سطح محدب خواندن گردد.

در اکثر در دست گرفتن های فرآیندهای صنعتی، اندازه گیری فشار فرمان بسیار مهمی به حساب آورده می شود. همان گونه که اگاهی داریم فشار به طور نیروی وارده برای بازداشتن از توسعه و فراریت مایعات تعریف‌و‌تمجید می گردد و معمولاً زیر اثر نیروی وارده بر سطح جای‌دارد. سنسور فشار، داده ها فشار را تبدیل به یک سیگنال الکتریکی می نماید. اکثر سنسور های فشار، تغییر‌و تحول صورت دیافراگم را با دقت به تفاوت در فشار انجام گردیده بر هر دو جهت، گزینه سنجش قرار می‌دهند. آفریننده ها از عنوان ها مختلفی مانند سنسور فشار و «ترانسدیوسر فشار» برای اینگونه محصولاتی به کارگیری می نمایند که میتوانند تحت عنوان مترادف و هم معنی و مساوی به کارگیری شوند. اصطلاح «ترانسمیتر فشار» برای سنسور فشاری استعمال میشود که مجهز به قطعات الکترونیکی میباشد که به آن اذن ارائه یک سیگنال خروجی استاندارد گردیده را میدهد.
دراین نوشته ی علمی به طور کامل به سوژه سنسور فشار خوا‌هیم پرداخت

سنسور فشار (ترانسمیتر فشار)چیست؟
سنسور فشار یا این که ( ترانسمیتر فشار) بعنوان یک تجهیز اندازه گیری فشار ، پارامتر مکانیکی فشار را به یک سیگنال خروجی الکتریکی تبدیل می نماید. موعظه برای تعیین سنسور فشار متناسب با نوع کاربرد و حالت محیطی همواره یک کدام از اصلی ترین نیاز های صنعتگران و ماشین سازان میباشد. در اکثری از مفاد نیازی به صرف هزینه زیاد برای تنظیم سنسور فشار نمی‌باشد اما در بعضی از کاربرد های خاص و حساس تعیین نادرست سنسور و عدم دقت به ویژگی ها فنی آن میتواند سبب به صدمات و خسارات جبران ناپذیر خواهد شد.

تمجید فشار
فشار نیروی موردنیاز برای دوری از پخش شدن مایع میباشد و عموماً به‌شکل نیرو بر سطح تعریف‌و‌تمجید میشود. سنسور فشار یکی‌از امکانات اندازه گیری فشار میباشد که پارامترهای مکانیکی فشار را به وسیله یک سیگنال الکتریکی در خروجی آرم میدهد. لازم به ذکر میباشد که تعیین سنسور فشار مطلوب و متناسب با وضعیت محیطی و نوع کارکرد یکی مهم ترین بحران های مرکز ها صنعتی به حساب می آید. واحدهای متریک گزینه استعمال برای اندازه‌گیری فشار، نیوتن بر متر مربع(N/m²) و معمولاً کیلو پاسکال (kPa) میباشند.
شایان توجه میباشد که تعیین غلط سنسور فشار در بعضا از کاربردهای خاص و حساس میتواند خسارات جبران ناپذیری در پی داشته باشد.

سنسور فشار چه‌طور ساخته میشود؟
در‌این بخش از نوشته ی علمی نگاهی سریع به ساختار یک سنسور فشار میندازیم.
ساختار سنسور براساس اصول سعی آن (مطلق، سرگردان و اختلافی) تیم بندی میشود. در سنسور فشار مطلق، پرشین ابزار دقیق فشار نسبت به عدم وجود معقول می گردد. این نوع سنسورها می‌تواند به‌ سیرتکامل ای پیاده سازی خواهد شد که با اعتنا به محل نصب (روی بُرد یک مدار یا این که تابلو(Panel))، به فشار انجام گردیده از طرف بالا یا این که طرف تحت عکس العمل نشانه دهد. مانند مواقعی که در تشکیل داد یک پورت برای ورود فشار از طرف بالا به کار گیری میگردد، ممکن میباشد ورودی از سمت بالا سنسور را در معرض خطراتی مانند صدمات فیزیکی یا این که آلودگی به وسیله غبار و رطوبت قرار دهد، بدین ترتیب می اقتدار از سنسوری با ورودی از سمت تحت استفاده نمود.

سنسور فشار چه گونه ساخته می‌گردد؟
بیایید نگاهی سریع به پیاده سازی و همت یک سنسور فشار بیندازیم. سنسور فشار از محل کانکشن فشار در نقطه اندازه گیری پیچ می‌گردد. عنصر حسگر فشار، فشار جانور را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید. امکانات الکترونیکی نصیب پایینی، این سیگنال را تقویت و استاندارد می نماید. و یک بدنه مطلوب آن را در قبال تاثیرات محیطی نگهداری می نماید.

سنسور فشار

سیگنال استاندارد گردیده از روش اتصال الکتریکی برای آنالیز سیگنال انتقال میابد. فعلا می بینیم که چه‌گونه اجزا جدا در نصیب ساخت و ساز مونتاژ می‌شوند. درمرحله نخستین، کانکشن فشار به عنصر سنسور فشار جوش داده می‌گردد. درکاربرد اندازه گیری فشار، سنسور فشار از روش کانکشن فشار به نقطه اندازه گیری پیچ میشود. عنصر حسگر، فشار مو جود را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید.
بعداز آن پی سی بی نصب میشود، این امکانات الکترونیکی سیگنال سنسور را تقویت و استاندارد می نمایند. اینک، تنها اتصال الکتریکی مایحتاج فی مابین سنسور و پی سی غنی میباشد. این شرکت اسمبل گردیده پیش تنش کاری (اتوفرتاژ) میشود. برای باور از ثبات فشار وقتگیر بازه، فشار بیشتراز محدوده فشار بیش تر از حد به‌این سنسور فشار وارد میگردد.

پرشین ابزار دقیق

درمرحله آجل بدنه نصب میگردد. بدنه از امکانات الکترونیکی در قبال تاثیرات مکانیکی و محیطی مراقبت می نماید. برای بهبود خوانش و دوام برچسب کالا، سنسورهای فشار با لیزر برچسب گذاری میشوند. این عمل در یک مرحله با جوشکاری بدنه ایفا میگردد. آن‌گاه کانکشن الکتریکی نصب میگردد. از آن برای جابجایی سیگنال استاندارد، برای آنالیز سیگنال در دستگاه ها به کار گیری می‌شود.
در هنگام تهیه فشار، هم زمان، یک تست ولتاژ بالا، برای پژوهش سعی، جاری ساختن می‌شود. تجهیز تشکیل‌شده یاور با اثاثیه جانبی بسته بندی می‌شود. ورقه ها و مدارک تجهیز، مانند دستور کار کوشش و گزارش تست کالیبراسیون، ضمیمه می گردد. آخر و عاقبت برچسب بسته بندی چسبانده می گردد، سنسور فشار در حال حاضر برای ارسال فراهم میباشد.
اشکال سنسور فشار
زمانی قصد داریم یک سنسور فشار تعیین کنیم ما یحتاج میباشد با سه نوع فشار که هر مورد به پیاده سازی های متفاوت سنسور مرتبط میگردند آشنا باشیم. اکثر حسگرهای فشار، تغییر‌و تحول صورت دیافراگم که پایین اثر فشار جاری ساختن گردیده روی آن صورت گرفته میباشد را آیتم سنجش قرار میدهند، و این امری میباشد که پی بردن آن بسیار اصلی میباشد.
از آنجایی که دیافراگم دو سمت (پهلو) دارااست، فشار دیگری، روی سمت دیگر آن نیز ایفا می گردد. تغییر تحول صورت (انحراف) اندازه گیری گردیده فیض تفاوت فشار دربین دو سمت گوناگون دیافراگم است.
سنسور های فشار مبتنی بر «فشار مرجع» به سه گروه تقسیم می‌شوند که می بایست در لحاظ گرفته خواهد شد:
۱- فشار مطلق (Absolute pressure):
در حسگر فشار ابسولوت (مطلق) سمت دوم دیافراگم در خلاء قرار می‌گیرد و تغییر و تحول صورت آن دقیقاً به فشار اندازه گیری گردیده مرتبط میشود.

۲- فشار نسبی (Relative pressure):
در حسگر فشار نسبی سمت دوم دیافراگم زیر فشار اتمسفر قرار می‌گیرد، به این ترتیب تغییر تحول صورت آن به تفاوت بین فشار اندازه گیری گردیده و فشار اتمسفر (اطراف) مرتبط می‌شود.

۳- فشار تفاضلی (Differential pressure):
در فشار حسگر فشار تفاضلی برای هر سمت دیافراگم دو ورودی منقطع وجود دارااست. پس تغییر و تحول صورت آن مرتبط با تفاوت فشار بین این دو ورودی می‌گردد.

بیشتر بخوانید :شناخت با سنسور فشار مطلق، سنسور فشار حیران، سنسور فشار تفاضلی

عامل ها اثرگذار بر تلاش سنسور فشار تحت
کاربرد و گزینش سنسور فشار مطلق

تفاوت در بین حسگر فشار مطلق و حسگر فشار نسبی در‌این میباشد که حسگر فشار مطلق، فشار را نسبت به فشار مرجع که خلاء میباشد می سنجد در حالی که حسگر فشار نسبی، فشار را نسبت به فشار اتمسفر می سنجد، به عبارت دیگر تفاوت بین فشار فرایند و فشار اتمسفر را اندازه گیری می نماید.
هنگام تعیین حسگر او‌لین ملاک بایستی نقطه مرجع شما باشد: اینکه آیا مایل می باشید فشار مقایسه گردیده با فشار اتمسفر را بدانید یا این که نه؟

حسگر فشار مطلق فقط سنسوری میباشد که حاذق به سنجش فشار اتمسفر میباشد پس می اقتدار از آن برای سنجش فشار بارومتریک به کار گرفت.
برای مثال کاربردهای آن‌ها دربرگیرنده سنجش طول براساس تغییر تحول فشار اتمسفر به هنگام تغییر تحول طول میباشد.

فشار اتمسفر با اعتنا به تغییرات آب و هوایی قادر است تا حدود ۳۰ میلی توشه (۳۰ mbar) متغیر باشد و در حالتی‌که طول حسگرتغییر نماید (متغیر در میان سطح دریا و طول ۲۰۰۰ متر)، قادر است تا حدود ۲۰۰ میلی توشه (۲۰۰mbar) نیز متغیر باشد. به این ترتیب یک سنسور فشار نسبی ممکن میباشد با اعتنا به تغییرات فشار اتمسفر، برای یک ترازو فشار معلوم ، مبتلا خطای اندازه گیری گردد و فشار های متفاوتی را اندازه گیری نماید. برای فشارهای بالا این غلط قابل دیده پوشی میباشد، البته برای فشارهای زیر چشمگیر میباشد. بدین ترتیب در این زمینه خوب میباشد ازحسگر فشار مطلق استعمال شود.

کاربرد و گزینش سنسور فشار نسبی (سرگردان)

تفاوت بین حسگر فشار مطلق و حسگر فشار نسبی را فراموش نکنید. حسگر فشار مطلق، فشار را نسبت به فشار مرجع خلاء می سنجد و حسگر فشار نسبی نسبت به فشار اتمسفر. در واقع سنسور های فشار نسبی تفاوت فی مابین فشار پروسه و فشار اتمسفر را می سنجند.

هنگام گزینش سنسور، او‌لین ملاک بایستی نقطه مرجع شما باشد: اینکه آیا مایل میباشید تفاوت فشار مراحل با فشار اتمسفر را بدانید یا این که نه؟ حسگر فشار نسبی وقتی کاربرد دارااست که بخواهید اثر فشار اتمسفر بر روی سنجش را حذف فرمایید.

مثلا هنگامی از حسگر فشار برای اندازه گیری فشار هیدرواستاتیک (Hydrostatic) مایعات (برای اندازه گیری سطح مایعات) استعمال میگردد، با دقت به اینکه سطح مایع باطن مخزن نیز درمعرض فشار اتسمفر میباشد، حسگر فشار نسبی صرفا اذن سنجش فشار هیدرواستاتیک را میدهد و اثر متغیرها بر فشار جوی بار را حذف می نماید.

بیشتر بخوانید : سنسور دنده عقب و هرآنچه راجب آن بایستی بدانید.

بیشتر بخوانید : میکرو سنسور چیست؟کوشش آن چه گونه میباشد؟

بیشتر بخوانید : تابلو برق (نظارت تخصصی)

کاربرد و تعیین سنسور فشار تفاضلی

سنسور فشار تفاضلی دارنده دو پورت فشار ورودی میباشد که زمانی مایل به درک کردن تفاوت فشار فی مابین دو نقطه باشیم گزینه استعمال قرار میگیرد. مثلا می قدرت برای کاربردهایی از آن منفعت گرفت که با به کار گیری از افت فشار، فلو احتساب میشود.

کدام تکنولوژی سنسور فشار را بایستی گزینش کنیم؟

گزینش پنل پی‌سی مطلوب

زمانی که نوع فشاری که بایستی اندازه گیری نمایید را مشخص و معلوم کردید می اقتدار روی تکنولوژی حسگر تمرکز کرد.

سنسور فشار پیزومقاومتی
در حسگر فشار پیزومقاومتی (Piezoresistive pressure sensor)، فشار منجر جاری ساختن نیرویی بر روی عنصر حسگر گردیده و سبب ساز به تغییر تحول در مقاومت آن میشود. سنسورهای فشار پیزومقاومتی آلرژی بالایی دارا هستند، مستحکم میباشند و همینطور مقاومت حرارتی بالایی دارا‌هستند. ولی سیگنال خروجی آن‌ها ضعیف میباشد.

سنسور فشار پیزوالکتریکی
در حسگر فشار پیزو الکتریکی (Piezoelectric pressure sensor)، فشار سبب ساز ایفا نیرو بر عنصر حسگری که از مواد پیزو الکتریک تشکیل‌شده میگردد و از این رو سبب ساز به ساخت و ساز ولتاژ در‌این عنصر می شود. این سنسور ها می‌توانند دامنه ی بسیار کلان ای از سنجش و نیز مقاومت حرارتی بسیار نیکی داشته باشند. با این حالا سیگنال خروجی آنان ضعیف میباشد و در مقایسه با سنسورهای پیزو مقاومتی از اعتنا و صحت کمتری منتفع می باشند.

سنسور فشار خازنی
در حسگر فشار خازنی (Capacitive pressure sensor)، دیافراگم یکی‌از صفحه ها خازن میباشد. دیافراگم پایین فشار تغیر موقعیت میدهد و گنجایش الکتریکی خازن را تغییر تحول می‌دهد. این سنسورها سطح اعتنا و آلرژی بالایی ارائه می‌دهند و میتوانند فشارهای تحت را در محدوده mbar اندازه گیری نمایند. با این درحال حاضر این سنسورها هنگام قرار به دست آوردن در معرض لرزش بهتر فعالیت نمیکنند به جهت اینکه لرزش، اندازه گیری و سنجش آن‌ها‌را متزلزل و ناپایدار می نماید.

دیافراگم فلزی تیتانیوم صاف و شیوه راه و روش که در سنسور فشار استعمال می‌گردد. در حالتی‌که از چگونگی محصول ها اعتقاد ندارید، ما میتوانیم مثال هایی را ارائه دهیم، ما مشتاقانه در انتظار هستیم که سهیم شما باشیم.
جزئیات جنس
ویژگی ها فنی
دیافراگم موجدار یک عنصر حساس الاستیک دیافراگم الاستومری قالب نازک برای غشای دایره ای میباشد. وقتی که دو طرف دیافراگم (یا این که اقتدار) با فشار نقش متعدد، دیافراگم به سمت فشار ذیل فشار جنبش می نماید، دمای راس و اختلاف فشار را به یک ارتباط مشخص و معلوم فی مابین انتقال ...، به جهت بخش اعظمی از آن پارامترها، و مهار یکدیگر، به گونه ای که پیاده سازی آن بسیار بغرنج میباشد. در اکثر ابزارهای نوع انتقال، دیافراگم موجدار اندازه ساخت‌و‌ساز می نماید و ضخامت دیافراگم دستکم به به عبارتی ترتیب بزرگی انتقال الاستیک میباشد.
Tantalum, titanium corrugated diaphragm

اسم متاع
دیافراگم فلزی

مواد
تیتانیوم

نوع
دیافراگم تخت، دیافراگم موجدار

اندازه
12.2 * 160 میلی متر

سطح
پر‌نور، فارغ از شکاف، سوای شکاف

کاربرد
حیران فشار دیافراگمی
سنسور فشار
ترانسمیترهای فشار
روزنه دیافراگمی
سوئیچ فشار

کاربردهای ساده
دیافراگم های فلزی در اصلً تحت عنوان یک عنصر آشکارساز نیروی فرنگی (تبدیل نیروی فرنگی به انتقال یا این که نیرو) یا این که یک لایه جداکننده (رسانای فشار یا این که جدا کننده برای نگهداری خلاء) به کارگیری می گردند.
این دیافراگم‌های فلزی بعد از اتصال (جوشکاری، لحیم کاری یا این که چسبندگی) یا این که آب‌بندی بسته‌بندی به‌شکل منفرد یا این که عده استعمال میشوند
سنجش فشار و دما
ابزارهای هوافضا مانند طول سنج، سرعت هوا و فشار استاتیک پیتوت
ایروئیدها برای ترکیب سوخت به هوا، سیستم های اکسیژن و سیستم های استقرار خود کار
جداسازهای رسانه ای
کاربرد
صنعت های شیمیایی، صنعت های الکترونیک، صنعت های هوافضا، خازن ها، قطعات کوره با دمای بالا، نصفه هادی، ابزار فشار پرشین ابزار دقیق و دستگاه های نسبی و به صورت کلان در الکترونیک، متالورژی، شیمیایی، داروسازی، هوا دور و بر و بقیه قضیه ها به کارگیری می‌شود.
اشکال دیافراگم فلزی مانند تانتالیوم، تیتانیوم، نیوبیوم، HB، HC، مونل، 316L در سرگردان فشار دیافراگم-سیل و غیره به کارگیری می‌شود

تفاوت سنسور فشار، ترانسدیوسر فشار، ترانسمیتر فشار، سوئیچ فشار و سرگردان فشار
سنسور فشار
اصطلاح “سنسور فشار” را می قدرت یک توصیفی کلی برای هر تجهیزی در حیث گرفت که کمیت فشار را اندازه گیری کرده و خروجی قابل قبولی را در جواب به آن ارائه می‌دهد. به عبارت دیگر سنسور فشار به تجهیزی گفته می‌شود که فشار را اندازه گیری کرده و آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید.

در کل سنسور فشار یک اصطلاح محصل میباشد که مشمول کل ترانسدیوسرهای فشار، ترانسمیترهای فشار و سوئیچ های فشار می گردد. همگی ترانسدیوسرها، ترانسمیترها و سوئیچ های فشار، نوعی سنسور فشار می باشند.

ترانسمیتر فشار (ترنسمیتر فشار)
ترانسمیتر فشار، تجهیز اندازه گیری فشاری میباشد که دارنده سنسور فشار سیگنال خروجی جریانی است. به عبارت دیگر ترانسمیتر فشار، ولتاژ خروجی سنسور را به یک سیگنال الکتریکی جریانی تبدیل می نماید که معمولاً برای اتصال به لوپ جریانی استاندارد 4 – 20 mA پیاده سازی گردیده و به صورت پهناور در فرایند های کنترلی صنعتی گزینه استعمال قرار میگیرد.

در مقابل ترانسدیورهای ولتاژی، ترانسمیترهای فشار، یک خروجی جریانی با امپدانس تحت دارا هستند و معمولا برای جابجایی سیگنال های 4 – 20 mA پیاده سازی گردیده اند. خروجی آنان ممکن میباشد برای استعمال با لوپ جریانی ۲ سیمه یا این که حتی ۴ سیمه پیاده سازی گردد که از هر دو نوع به صورت پرشین ابزار دقیق وسیعی در صنعت به کارگیری می‌گردد.

ترانسدیوسر فشار
ترانسدیوسر فشار، یک تجهیز الکترومکانیکی میباشد که مقادیر فشار را به یک سیگنال ولتاژی تبدیل می نماید. این ولتاژ خروجی قادر است در‌حد یک سری میلی ولت یا این که یک‌سری ولت باشد. به این ترتیب به صورت کلی ترانسدیوسرهای فشار به دو گروه تقسیم میگردند:

ترانسدیوسر فشار با خروجی میلی ولت
ترانسدیوسر فشار با خروجی ولتاژی

سوئیچ فشار
خلاف ترانسدیوسر و تراسنمیتر فشار که متناسب با همگی تغییرات فشار یک سیگنال الکتریکی ساخت‌و‌ساز می نمایند، سوئیچ فشار (پرشر سوئیچ) تجهیزی میباشد که حاذق به تشخیص تغییرات در فشار سیال میباشد و دارنده یک سوئیچ الکتریکی میباشد که میتواند در یک فشار مشخص (نقطه Set point) یک کنتاکت الکتریکی را گشوده یا این که بسته کند. به عبارت دیگر به محض اینکه فشار سیال از نقطه تهیه و تنظیم (Set point) بیشتر یا این که کمتر گردد (متناسب با نوع سوئیچ فشار)، سوئیچ تحریک گردیده حالت ها کنتاکت را از شرایط گشوده (NO) به موقعیت بسته (NC) و یا این که برعکس تغییر و تحول میدهد. همینطور نقطه تهیه میتواند به طور یا این که اثبات یا این که قابل تهیه و تنظیم باشد.

سرگردان فشار
سرگردان فشار (پرشر حیران) یک تجهیز برای اندازه گیری و اکران فشار سیالات (مایعات و گازها) است. معمولا وقتی که درباره پرشر سرگردان حرف میکنیم به حافظه حیران های آنالوگ عقربه ای با برگه اکران مدرج گردیده میافتیم. اما در واقع در کل حیران های فشار به دو تیم پایین تقسیم میگردند:

حیران فشار (پرشر سرگردان) آنالوگ (Analog Gauge)
سرگردان فشار (پرشر سرگردان) دیجیتال (Digital Gauge)
سرگردان فشار آنالوگ
حیران های فشار آنالوگ، که اکثر وقت ها به آن ها حیران مکانیکی یا این که حیران فشار عقربه ای نیز گفته می‌شود، از یک عقربه متحرک به مراد اکران دادن ترازو فشار ورودی بر روی یک کاغذ اکران مدرج گردیده به کارگیری می نمایند. سرگردان های فشار آنالوگ نسبتاً تمامی جا یافت می‌گردد چون آیتم ای ظریف و ارزان ارزش را ارائه میدهد که به تغذیه و تعمیر و محافظت احتیاجی ندارد.

حیران های فشار دیجیتال
سرگردان های فشار دیجیتال از سنسورها و ریز پردازنده های توسعه یافته برای اکران بسیار ظریف فشار بر روی یک نمایشگر دیجیتال به کارگیری می نمایند. گرچه حیران های فشار دیجیتال کلاً گران خیس از سرگردان های فشار آنالوگ می‌باشند، البته خصوصیت های جذابی به یاروهمدم دارا هستند که آنها‌را برای کاربرد های مختلف مطلوب می سازد.

تفاوت دربین سنسورفشار، ترانسدیوسر فشار، ترانسمیتر فشار، سوئیچ فشار و سرگردان فشار چیست؟

برای یقین از تعیین تجهیز مطلوب به مراد به کارگیری در کاربرد آخری، شعور تفاوت در معانی این اصطلاحات بسیار اصلی میباشد. به ویژه تفاوت هایی که راجع به هزینه، قدرت مصرفی، آلرژی در قبال نویز و محدودیت های مرتبط با سیم کشی و نصب وجود دارااست.

معمولا اصطلاحات سنسور فشار، ترانسدیوسر فشار، ترانسمیتر فشار و سوئیچ فشار کلمه های Interchangeable می‌باشند که به مکان یکدیگر آیتم به کارگیری قرار میگیرند، البته آیا تفاوتی در میان این سه تجهیز وجود دارااست؟