اندازه گیری استنباطی مبتنی بر فشار

یک روش بسیار رایج در ابزار دقیق صنعتی محاسبه مقدار متغیر فرآیند از مقادیر متغیرهای مرتبط است که اندازه گیری آن آسانتر است (تبصره 1). همانطور که اتفاق می افتد ، تعدادی متغیر وجود دارد که ممکن است آنها را از مطالعه فشار دیفرانسیل استنباط کند. این امر باعث می شود فرستنده های DP دستگاه های بسیار متنوع باشند و فقط به اندازه گیری متغیرهای فرآیند فشار و خلاء محدود نمی شوند. این بخش از کتاب برخی از اندازه گیری های رایج استنباط شده ممکن است با ابزار DP را مورد بررسی قرار دهد. توجه 1: به حقیقت گفته می شود ، بیشتر متغیرهای فرایند به جای اندازه گیری مستقیم استنباط می شوند. حتی فشار ، که در اینجا برای استنباط اندازه گیری هایی از قبیل سطح مایع و جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرد ، خود از برخی متغیرهای دیگر درون ساز DP استنباط می شود (به عنوان مثال خازن ، مقاومت در برابر فشار سنج ، فرکانس رزونانس)!

Inferring liquid level

مایعات به دلیل وزنشان فشار متناسب با ارتفاع (عمق) ایجاد می کنند. فشار ایجاد شده توسط ستون عمودی مایع متناسب با ارتفاع ستون (ساعت) و تراکم جرم مایعات (ρ) و شتاب گرانش (g) است: P = ρgh با دانستن این موضوع ، ممکن است از فرستنده DP به عنوان وسیله سنجش سطح مایع استفاده کنیم اگر بدانیم چگالی مایعات نسبتاً ثابت باقی مانده است (ما فقط فرض می کنیم شتاب گرانشی زمین (g) نیز ثابت باشد.)

با افزایش سطح مایع در کشتی ، میزان فشار هیدرواستاتیک اعمال شده در بندر “زیاد” فرستنده به نسبت مستقیم افزایش می یابد. عرض کشتی نسبت به فشار تولید شده بی ربط نیست – فقط ارتفاع مایع (ساعت) ، چگالی (ρ) و گرانش زمین (g) قابل توجه هستند. بنابراین ، سیگنال در حال افزایش فرستنده نشان دهنده ارتفاع مایع در داخل کشتی ، بدون توجه به اندازه یا شکل کشتی است: ساعت = P / ρg این تکنیک ساده حتی اگر کشتی تحت فشار گاز یا بخار باشد کار می کند (به جای اینکه در مثال قبلی هواکش شود). تنها کاری که برای جبران این فشار دیگر باید انجام دهیم این است که بندر “پایین” فرستنده DP را به بالای رگ وصل کنید ، بنابراین چیزی جز فشار گاز حس نمی کند:

از آنجا که فرستنده فقط به اختلاف فشار بین دو درگاه سنجش پاسخ می دهد و تنها علت اختلاف فشار در این برنامه فشار ایجاد شده توسط ارتفاع یک ستون مایع است ، سیگنال فرستنده به نمایندگی انحصاری از سطح مایع در می آید. این کشتی ، خطاهای اندازه گیری احتمالی ناشی از تغییر فشار گاز درون کشتی را رد می کند. هرگونه پورت گاز در داخل رگ تحت فشار قرار می گیرد و فشار هر دو پورت به عنوان یک فشار “حالت معمول” شناخته می شود ، بنابراین یکدیگر را فسخ می کنند و هیچ تاثیری در اندازه گیری فشار دیفرانسیل ندارند. فقط تغییر در سطح مایع درون کشتی باعث می شود فشار پورت “بالا” مستقل از فشار پورت “کم” تغییر کند و سیگنال خروجی فرستنده را تغییر دهد.

Inferring gas and liquid flow

یکی دیگر از اندازه گیری های استنباطی مشترک با استفاده از فرستنده های DP ، اندازه گیری جریان سیال از طریق یک لوله است. فشار در یک محدودیت در لوله کاهش یافته است در رابطه با سرعت جریان (Q) و چگالی سیال (ρ). تا زمانی که چگالی سیال نسبتاً ثابت باقی بماند ، ممکن است افت فشار را در یک فشار لوله اندازه گیری کنیم و از آن اندازه گیری برای استنباط سرعت جریان استفاده کنیم. متداول ترین شکل تنگی که برای این منظور استفاده می شود ، بشقاب دریچه ای نامیده می شود که چیزی بیش از یک صفحه فلزی با یک سوراخ دقیقا ماشین کاری شده در مرکز نیست. با عبور مایعات از این سوراخ ، سرعت آن تغییر می کند و باعث می شود افت فشار به وجود بیاید:

یک بار دیگر ، ما توانایی های رد حالت مشترک فرستنده فشار را که برای مزیت عملی استفاده می شود ، می بینیم. از آنجا که هر دو پورت فرستنده به همان خط فرآیند متصل می شوند ، فشار سیال استاتیک در آن خط هیچ تاثیری در اندازه گیری ندارد. فقط اختلاف فشار بین طرفهای بالادست و پایین دست یبوست (صفحه شفاف) باعث می شود فرستنده جریان را ثبت کند.  اعتبارات: Tony R. Kuphaldt – Creative Commons Attribution 4.0 مجوز