دسته‌بندی نشده

اندازه گیری فشار

ارسال توسط

روشن اردیبهشت 26, 1404

اندازه گیری فشار، تئوری و عملکرد سنسور فشار (لوله‌های بوردون، دیافراگم‌ها، بیلوزو ظرفیت خازنی متغیر) را بررسی می‌کند. همچنین متغیرهای یک محیط عملیاتی (فشار، دما) و حالت‌های احتمالی خرابی را پوشش می‌دهد.

فشار چیست؟

فشار نیرویی است در واحد سطح که توسط یک سیال عمود بر یک مرز اعمال می شود (بر خلاف تنش برشی که به موازات مرز اعمال می شود).

واحد های فشار

Pascal,Bar,torr,PSI,Kg/cm2,mmWC,mmHg.

برای نمونه:

1 Pa = 1 N/m2 = 10−5bar = 10.197×10−6 at = 9.8692×10−6=atm =7.5006×10−3 = torr=145.04×10−6 psi Etc.

واحد فشار:

خواندن نمونه:

واحد SI برای فشار پاسکال (Pa)، برابر با یک نیوتن در هر متر مربع (N·m-2 یا kg·m-1·s-2) است. این نام ویژه برای واحد در سال 1971 اضافه شد. قبل از آن، فشار در SI با واحدهایی مانند N/m² بیان می شد. هنگامی که نشان داده می شود، مراجع صفر در پرانتز به دنبال واحد ذکر می شود، به عنوان مثال، 101 کیلو پاسکال (abs). پوند بر اینچ مربع (psi) هنوز در ایالات متحده و کانادا به طور گسترده استفاده می شود، به ویژه برای اتومبیل ها. یک حرف اغلب به واحد psi اضافه می شود تا ارجاعات صفر اندازه گیری را نشان دهد. psia برای مطلق، psig برای گیج، psid برای دیفرانسیل، اگرچه اندازه گیری فشار با این 3 عمل توسط NIST منع شده است.

رنج فشار:

قبل از اینکه به چگونگی احساس و اندازه گیری فشار بپردازیم، باید مجموعه ای از قوانین اساسی را ایجاد کنیم. فشار بسته به ارتفاع از سطح دریا، جبهه فشار آب و هوا و سایر شرایط متفاوت است. بنابراین اندازه گیری فشار نسبی است و اندازه گیری فشار به صورت گیج یا مطلق بیان می شود. فشار گیج واحدی است که در کارهای روزمره با آن مواجه می شویم (به عنوان مثال، رتبه بندی تایرها بر حسب فشار گیج است).

فشار گیج:

یک دستگاه فشار سنج فشار صفر را هنگامی که به فشار اتمسفر کاهش می یابد نشان می دهد (یعنی فشار گیج به فشار اتمسفر اشاره دارد).

فشار مطلق:

فشار مطلق شامل اثر فشار اتمسفر با فشار گیج است. در انتهای واحد فشار با یک (a) نشان داده می شود [به عنوان مثال، kPa (a)]. یک نشانگر فشار مطلق فشار اتمسفر را هنگامی که به طور کامل به اتمسفر تخلیه می شود نشان می دهد – مقیاس صفر را نشان نمی دهد.

فشار مطلق = فشار گیج + فشار اتمسفر

شکل 1 رابطه بین مطلق و گیج را نشان می دهد. توجه داشته باشید که نقطه پایه برای مقیاس گیج [0 kPa (g)] یافشار اتمسفر استاندارد 101.3 kPa (a) است. اکثر اندازه‌گیری‌های فشار در یک کارخانه، گیج هستند. اندازه‌گیری‌های مطلق معمولاً در جایی استفاده می‌شوند که فشار کمتر از جو است. این معمولاً در اطراف ساختمان کندانسور و خلاءاست.

عنصر سنجش فشار

اصل عملکرد: تقریباً همه مبدل های فشار بر اساس انحراف الاستیک کار می کنند ،فشار اعمال شده باعث تغییر شکل یا انحراف برخی از اجزا می شود.

لوله های بوردون

لوله های بوردون لوله هایی دایره ای شکل با سطح مقطع بیضی شکل هستند. فشار محیط در داخل لوله اعمال می شود. فشار بیرونی بر سطح مقطع بیضی شکل آن را مجبور به گرد شدن می کند. به دلیل انحنای حلقه لوله، لوله بوردون همانطور که در جهت فلش نشان داده شده است خم می شود.

استفاده: بوردون به دلیل ساختار محکمی که دارد اغلب در محیط های سخت و فشار زیاد استفاده می شود، اما می توان از آن برای فشارهای بسیار کم نیز استفاده کرد. زمان پاسخ، با این حال، کندتر از بیلوز یا دیافراگم است.

بیلوز

عناصر نوع Bellows از غشاهای لوله ای ساخته شده اند که در اطراف محیط پیچیده شده اند. غشاء در یک سر به منبع و در سر دیگر به دستگاه یا ابزار نشانگر متصل می شود. عنصر bellows می تواند دامنه حرکتی طولانی (کورس حرکتی) را در جهت فلش در هنگام اعمال فشار ورودی ارائه دهد.

دیافراگم ها

دیافراگم یک غشای پیچ خورده دایره ای شکل است که به آن متصل می شود

دستگاه فشار در اطراف محیط فشار در یک طرف و محیط نشانگر در طرف دیگر قرار دارد. انحرافی که در اثر فشار در ظرف ایجاد می شود در جهت فلش نشان داده شده خواهد بود.

استفاده: دیافراگم ها نشان دهنده فشار سریع و دقیق هستند. با این حال، حرکت یا سکته مغزی به بزرگی دم نیست.

کپسول

فشار به داخل کپسول وارد می شود و اگر فقط در ورودی هوا ثابت شود می تواند مانند یک بالون منبسط شود. این آرایش تفاوت چندانی با دیافراگم ندارد به جز اینکه از هر دو طرف منبسط می شود. کپسول از دو غشای پیچ خورده دایره ای شکل (معمولاً از جنس استنلس استیل) تشکیل شده است که در اطراف محیط محکم بسته شده اند. فشار روی داخل کپسول وارد می شود و حرکت ضربه ای ایجاد شده توسط جهت فلش نشان داده می شود.

ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل

اکثر ترانسمیترهای فشار بر اساس مفهوم کپسول فشار ساخته شده اند. آنها معمولاً قادر به اندازه گیری فشار دیفرانسیل (یعنی تفاوت بین ورودی پرفشار و ورودی کم فشار) هستند و بنابراین معمولاً فرستنده DP یا سلول های DP نامیده می شوند. شکل یک فرستنده معمولی DP را نشان می دهد. یک کپسول فشار دیفرانسیل در داخل یک محفظه نصب شده است. یک سر یک میله نیرو به مجموعه کپسول متصل است تا حرکت کپسول به بیرون از محفظه منتقل شود. مکانیزم آب بندی در جایی که میله نیرو به محفظه نفوذ می کند و همچنین به عنوان نقطه محوری میله نیرو عمل می کند استفاده می شود. در محفظه پیش بینی شده است که مایع فشار بالا در یک طرف کپسول و مایع فشار پایین در طرف دیگر اعمال شود. هر گونه اختلاف فشار باعث انحراف کپسول و ایجاد حرکت در میله نیرو می شود. سپس انتهای بالایی میله نیرو به یک آشکارساز موقعیت متصل می شود که از طریق یک سیستم الکترونیکی سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر را تولید می کند که متناسب با حرکت میله نیرو است.

کاربرد ترانسمیتر های اختلاف فشار :

برنامه های زیر وجود دارد: –

1- اندازه گیری سطح

2- اندازه گیری فشار دیفرانسیل

3- اندازه گیری جریان.

استرین گیج

استرین گیج(گاهی اوقات به عنوان کرنش سنج شناخته می شود) سنسوری است که مقاومت آن با نیروی اعمال شده تغییر می کند. این نیرو، فشار، کشش، وزن و غیره را به تغییر در مقاومت الکتریکی تبدیل می کند که می توان آن را اندازه گیری کرد. هنگامی که نیروهای خارجی به یک جسم ثابت اعمال می شود، تنش و کرنش نتیجه است. تنش به عنوان نیروهای مقاومت داخلی جسم و کرنش به عنوان جابجایی و تغییر شکلی که رخ می دهد تعریف می شود.

کپسول خازنی

مشابه کرنش سنج، یک سلول خازنی تغییرات خصوصیات الکتریکی را اندازه گیری می کند. همانطور که از نام آن پیداست سلول خازنی تغییرات ظرفیت را اندازه می گیرد. خازن وسیله ای است که بار الکتریکی را ذخیره می کند. این شامل صفحات فلزی است که توسط یک عایق الکتریکی از هم جدا شده اند. صفحات فلزی به یک مدار الکتریکی خارجی متصل می شوند که از طریق آن

بار الکتریکی را می توان از یک صفحه فلزی به صفحه دیگر منتقل کرد. ظرفیت خازن اندازه گیری توانایی آن در ذخیره شارژ است. ظرفیت خازن با مساحت صفحات فلزی نسبت مستقیم و با فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. همچنین به ویژگی مواد عایق بین آنها بستگی دارد. این مشخصه که گذردهی نامیده می شود، معیاری است که نشان می دهد مواد عایق چقدر توانایی خازن برای ذخیره بار را افزایش می دهد.