22 شهریور 1400 10:13 ق.ظ

تجهیزات ابرار دقیق ای شاپ صنعت

سنسور فشار

سنسور فشار چیست

سنسور فشار

امروزه مجموعه گسترده ای از سنسور های فشار در بازار موجود است و اشنایی با همه مدل های مختلف ممکن است کمی زمان ببرد. گفته شد ، سنسور فشار را می توان با توجه به نوع اندازه گیری فشار آنها ، اصل سنجش ، سیگنال خروجی و رسانه ای که اندازه گیری می کنند ، طبقه بندی کرد.

فراتر از آن ، چند عامل متمایز دیگر وجود دارد ، مانند اینکه آنها سنسورهای MEMS هستند یا نه ، یا اینکه از نظر پزشکی تأیید شده اند. در زیر توضیح مختصری درباره انواع حسگرهای فشار به شما ارائه خواهیم داد تا به شما در درک گزینه های خود کمک کنیم.

 

انوع اندازه گیری فشار

 

سنسورهای فشار را می توان در یکی از سه حالت اصلی اندازه گیری دسته بندی کرد:

 

مطلق

گیج

دیفرانسیل

فشار مطلق

فشار مطلق

در واقع به میزان فشار حقیقی که در هر نقطه به جسم وارد می شود فشار مطلق می گویند که این میزان باید نسبت به شرایط «خلأ مطلق» (absolute vacuum) سنجیده شود.

فشار گیج

اندازه گیری در سنسور ها نسبت به فشار اتمسفر انجام می شود

دیفرانسیل

 

عملکرد سنسور ها

 

سنسور که توسط یک حسگر استفاده می شود ، می تواند بر دقت ، قابلیت اطمینان ، دامنه اندازه گیری و سازگاری با محیط هدف تأثیر بگذارد. در زیر 5 روش مختلف را مشاهده می کنیم که جابجایی مکانیکی درون حسگر به یک خروجی الکتریکی تبدیل می شود:

 

مقاومتی

خازنی

پیزوالکتریک

نوری

MEMS

 

مقاومتی

 

سنسورهای فشار مقاومتی از تغییر مقاومت الکتریکی فشار متصل به دیافراگم در معرض محیط فشار استفاده می کنند.

 

کرنش سنج ها اغلب از یک عنصر مقاومتی فلزی بر روی یک پشت انعطاف پذیر متصل به دیافراگم تشکیل شده اند ، یا مستقیماً با استفاده از فرایندهای فیلم نازک کار می کنند. دیافراگم فلزی قابلیت فشار بیش از حد و فشار پشت سر هم را دارد.

 

در غیر این صورت ، فشار سنجها را می توان با قرار دادن فیلم ضخیم ، بر روی دیافراگم سرامیکی به کار گرفت. تحمل فشار بیش از حد و فشار پشت سر هم معمولاً بسیار کمتر از دستگاه های دیافراگم فلزی است.

 

هنگامی که به دلیل انحراف دیافراگم تحت فشار قرار می گیرند ، حسگرهای پیزوریزیس از تغییر مقاومت مواد نیمه رسانا استفاده می کنند. مقدار تغییر می تواند 100 برابر بیشتر از تغییر مقاومت تولید شده در فشار سنج فلزی باشد. از این رو سنسورهای پیزوریزیسیو می توانند تغییرات فشار کوچکتر از سنسورهای فلزی یا سرامیکی را اندازه گیری کنند.در جدول زیر مقاومت نسبی حسگرهای فلزی ، سرامیکی و پیزوریزی مقایسه شده است.

ویژگی های سنسور فشار

 

خازنی

 

سنسورهای خازنی ، که با تغییر حالت یک صفحه تحت فشار وارد شده ، تغییر ظرفیت نشان می دهند ، می توانند بسیار حساس باشند ، فشارهای زیر 10mbar را اندازه گیری می کنند و در برابر اضافه بارهای بزرگ مقاومت می کنند. محدودیت در مواد ، و الزامات اتصال و مهر و موم کردن ، می تواند برنامه ها را محدود کند.

سنسور فشار خازنی

پیزوالکتریک

 

سنسورهای فشار پیزوالکتریک با استفاده از خاصیت مواد پیزوالکتریک مانند کوارتز ، در هنگام اعمال فشار ، روی سطح بار ایجاد می کنند. اندازه بار متناسب با نیروی اعمال شده است و قطب جهت آن را بیان می کند. شارژ با تغییر فشار سریع جمع شده و پراکنده می شود و امکان اندازه گیری فشارهای دینامیکی سریع را فراهم می کند.

 

نوری

 

سنسورهای نوری ، که از تداخل سنجی برای اندازه گیری تغییرات ناشی از فشار در فیبر نوری استفاده می کنند ، با تداخل الکترومغناطیسی مزاحم نمی شوند ، اجازه استفاده در محیط های پر نویز یا منابع نزدیک مانند تجهیزات رادیوگرافی را می دهند. آنها می توانند با استفاده از اجزای ریز یا فناوری MEMS ایجاد شوند ، از نظر پزشکی برای کاشت یا استفاده موضعی ایمن هستند و می توانند فشار را در چندین نقطه از فیبر اندازه گیری کنند.

 

فناوری MEMS

 

سنسورهای MEMS (سیستم میکرو الکترو مکانیکی) حاوی مکانیزم فشار سنجی پیزویی یا خازنی است که با رزولوشن سطح میکرون روی سیلیکون ساخته شده است. تجهیزات الکترونیکی تهویه سیگنال بسته بندی شده ، خروجی الکتریکی MEMS با اندازه کوچک را به سیگنال آنالوگ یا دیجیتال تبدیل می کنند. آنها دستگاه های ریزی برای نصب روی سطح هستند که معمولاً فقط در حدود 2-3 میلی متر در هر طرف هستند.

پرشر ترانسمیتر

سیگنال خروجی: ترانسدیوسر یا ترانسمیتر؟

 

به نظر می رسد که اصطلاحات سنسور ، ترانسدیوسر و ترانسمیتر اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند. برای روشن کردن موارد ، یک “سنسور” را می توان به عنوان یک چتر برای دستگاه هایی که به عنوان مبدل یا ترانسمیتر عمل می کنند ، مشاهده کرد.

 

به زبان ساده ترانسدیوسر ها ولتاژ خروجی تولید می کنند که با فشار تجربه شده متفاوت است ، در حالی که ترانسمیتر ها جریان خروجی تولید می کنند. متداول ترین تمایز در اینجا موارد زیر است:

 

مبدل های خروجی Millivolt

مبدلهای ولتاژ خروجی

ترانسمیتر ها

 

در عمل ، ولتاژ تحریک برای یک پل مقاومتی می تواند تا 3 ولت یا 5 ولت ، یا 10 ولت – 30 ولت یا بالاتر باشد. حساسیت معمولاً فقط چند میلی ولت در ولت است که به این معنی است که سیگنال خروجی خام دارای قدر کم است.

مبدل های خروجی Millivolt

 

اگر فاصله اتصال کوتاه باشد و نویز مشکلی نداشته باشد ، طراحی یک سنسور خروجی میلی ولت می تواند آسان باشد اما برای جلوگیری از نوسانات ولتاژ تحریک که بر خروجی تأثیر نمی گذارد ، به یک منبع تغذیه تنظیم شده نیاز دارد.

مبدلهای ولتاژ – خروجی

 

مبدل ولتاژ خروجی سیگنال پل را تقویت می کند و در صورت نیاز به طول بیشتر کابل ، آنرا گزینه خوبی می کند.

ترانسمیتر ها

 

یک ترانسمیتر  فشار ، ولتاژ خروجی را به یک سیگنال جریان ، معمولاً 4-20mA تبدیل می کند. حساسیت به نویز بسیار کم است و طول کابل می تواند چند صد متر باشد ، اگرچه مصرف برق بیشتر است.

 

سازگاری رسانه ای

 

هنگام جستجوی سنسور فشار مناسب ، می خواهید رسانه ای را که آنها برای اندازه گیری طراحی شده اند ، در نظر بگیرید ، یعنی انواع مختلف گازها و مایعات:

 

هوا

گاز

اب

مایع

هیدرولیک / پنوماتیک

رسانه های خورنده

 

اگرچه بسیاری از موارد فوق می تواند برای استفاده با مواد خورنده سازگار باشد ، شما همچنین می توانید سنسورهایی را پیدا کنید که به طور خاص برای اندازه گیری محیط های خورنده طراحی شده اند.

 

سنسورهایی که در فرآیندهای شیمیایی استفاده می شوند ممکن است نیاز به مقاومت در برابر محیط خورنده مانند اسیدها یا مواد قلیایی داشته باشند. بسیاری از آنها را می توان با یک مورد استنلس استیل و یا دیافراگم برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی مشخص کرد. اینها همچنین می توانند در برابر خوردگی ناشی از رطوبت جو یا پاشیدن آب مقاومت کنند ، یا غوطه ور شدن دائمی در آب تصفیه نشده یا در آب حاوی مواد شیمیایی مانند تصفیه خانه ها یا استخرها را تحمل کنند.

 

آب دریا  یا محیط های ساحلی می توانند خطرات ناشی از خوردگی فراتر از مقاومت در برابر استنلس استیل معمولی با درجه پایین را ایجاد کنند. مواد موردی و دیافراگمی مانند آلیاژهای فوق نیکل یا تیتانیوم اغلب توصیه می شوند.

 

همچنین ممکن است سنسورها برای افزایش مقاومت در برابر پیری و خوردگی ، به جای لاستیک ، با قطعاتی مانند اورینگ های ساخته شده از ویتون تعیین شوند. متناوباً ، دیافراگم ممکن است به بدن حسگر جوش داده شود تا مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهد.

دی پی ترانسمیتر

عوامل دیگری که باید در نظر گرفته شود

سنسور صنعتی

 

در میان سنسورهای فشار صنعتی عمومی ، دامنه اندازه گیری می تواند 0-25 بار یا 0-50 بار برای کاربردهای هیدرولیک سبک یا موارد مشابه باشد ، در حالی که سنسورهای برد بالاتر را می توان برای اندازه گیری 1000 بار یا 5000 بار یا بیشتر طراحی کرد. سنسورهای طراحی شده برای کاربردهای عمومی صنعتی می توانند در طیف گسترده ای از سیستم های هیدرولیک یا پنوماتیک استفاده شوند.

سنسور های  ایمن پزشکی

 

سنسور های  پزشکی در تماس با بدن باید برای بیمار بی خطر باشند. این امر نه تنها در انتخاب مواد حسگر بلکه بر بهداشت نیز تأثیر می گذارد. محدوده پزشکی برخی از تولید کنندگان شامل سنسورهای یکبار مصرف است که پس از استفاده دور ریخته می شوند.

 

 

سوالی دارید؟ با ما صحبت کنید!
مکالمه را شروع کنید
سلام! برای چت در WhatsApp پرسنل پشتیبانی که میخواهید با او صحبت کنید را انتخاب کنید
ما معمولاً در چند دقیقه پاسخ می دهیم