Electronic Pressure Transmitters / Sensors Principle
بیشتر سنسورهای فشار الکترونیکی عناصر مختلفی را به عنوان آشکارساز فشار اصلی در اختیار دارند و از آن برای تولید یک مقدار الکتریکی قابل اندازه گیری برای تولید یک سیگنال الکترونیکی متناسب با متغیر استفاده می شود. از آنجا که فرم انرژی از مکانیکی به طبیعت الکتریکی منتقل می شود ، این دستگاه ها اغلب به عنوان مبدل طبقه بندی می شوند. به طور کلی ، ردیاب های فشار الکتریکی دقیق تر هستند و زمان واکنش بسیار سریع دارند. این امر تا حدودی به دلیل دقت در مدار الکترونیکی آنها و تا حدی به حرکت بسیار كوچك مورد نیاز عناصر الاستیک برای رسیدن به تغییر الکتریسیته مورد نیاز است. حرکات کاهش یافته تقریباً از بین بردن سطح اصطکاک ، اصطکاک و هیسترزیس برای حلزون ، دیافراگم و عناصر بوردون که نیاز به حرکات نسبتاً بزرگ دارند ، از بین می برد.
Capacitance Pressure Sensor
سنسور فشار خازنی بر اساس این اصل عمل می کند که اگر دیافراگم سنجش بین دو صفحه خازن با فشار دیفرانسیل تغییر شکل یابد ، عدم تعادل خازنی بین خود و دو صفحه ایجاد می شود. این عدم تعادل در یک مدار پل خازنی شناسایی شده و به یک جریان خروجی D.C از 4 تا 20 میلی آمپر تبدیل می شود. این در شکل نشان داده شده است ، جایی که حرکت یک دیافراگم انعطاف پذیر نسبت به یک صفحه ثابت با تغییر ظرفیت ایجاد می شود. از دیافراگم جدا کننده ثانویه برای محافظت از دیافراگم سنجش استفاده می شود.
نوع دیگری از خازن از سیلندرهای فلزی توخالی متمرکز استفاده می کند. ظرفیت این نوع دقیقاً مانند نوع صفحه فیات متناسب با منطقه است. این اصل می تواند در اندازه گیری فشار دیفرانسیل اعمال شود ، همانطور که در شکل نشان داده شده است. فشار عمل شده بر روی دیافراگم های ایزوله فشارهای مشابهی را در روغن سیلیکون ایجاد می کند که فضای بین آنها را پر می کند. یک نیروی خالص متناسب با تفاوت بین دو فشار بر روی دیافراگم سنجش فلز عمل می کند و آن را به یک طرف یا طرف دیگر منحرف می کند ، بسته به این که فشار ورودی بیشتر باشد. هر صفحه یک خازن با دیافراگم سنجش تشکیل می دهد ، که به صورت الکتریکی به مبدل بدنه فلزی متصل می شود.
در نتیجه دیافراگم و خازن یک خازن جدایی متغیر دیفرانسیل را تشکیل می دهند. هنگامی که دو فشار ورودی برابر باشند ، دیافراگم به صورت مرکزی قرار گرفته و خازنها برابر هستند. اختلاف در دو فشار ورودی باعث جابجایی دیافراگم سنجش می شود و به عنوان تفاوت بین دو خازن حس می شود.
Strain Gauge Pressure Sensor
کرنش به عنوان یک نتیجه از نیروهای اعمال شده به عنوان تغییر شکل یا تغییر در شکل ماده تعریف می شود. دستگاه فشار سنج وسیله ای است که برای اندازه گیری فشار از تغییر مقاومت الکتریکی یک سیم تحت فشار استفاده می کند. فشار سنج هنگام تغییر طول سیم با کشش یا فشرده سازی ، تغییر قطر سیم و در نتیجه تغییر مقاومت الکتریکی ، یک حرکت مکانیکی را به یک سیگنال الکتریکی تغییر می دهد. تغییر مقاومت اندازه گیری فشار تولید اعوجاج مکانیکی است. این با استفاده از یک مدار پل Wheatstone ، ترجیحا از نوع تعادل تهی اندازه گیری می شود ، به طوری که سنج کرنش هیچ جریان ندارد. دستگاه اندازه گیری کامل شامل یک عنصر سنجش (لوله بوردون ، زنگ نزن یا دیافراگم) ، یک فشار سنج متصل به این عنصر ، منبع قدرت پایدار و دستگاه خوانده شده می باشد. یک عنصر سنج کرنش و یک مبدل معمولی در شکل زیر نشان داده شده است
Piezo Electric Pressure Sensor
پیزوالکتریک به دلیل فشار بر برخی مواد بلوری مانند کوارتز ، نمک روشه ، تورمالین ، تیتانات باریم ، فسفات دهیدروژن آمونیوم و سایر کریستالهای سرامیکی به عنوان تولید پتانسیل الکتریکی تعریف می شود. این اثر پیزوالکتریک برای اندازه گیری فشار ، نیرو یا شتاب استفاده می شود. علاقه اصلی در اینجا استفاده از آن به عنوان یک سنسور فشار است. کوارتز رایج ترین کریستالی است که اثر پیزوالکتریک تولید می کند. بلورهای مصنوعی ایجاد شده اند که همین اثر را ایجاد می کنند و به طور کلی حساسیت بالاتری نسبت به بلورهای طبیعی دارند. ماهیت دستگاه پیزوالکتریک تولید پتانسیل الکتریکی به دلیل تغییر شکل یا استرس است. در شرایط ایستا ، پتانسیل آن از بین می رود و خطایی ایجاد می کند. این خصوصیات تا حدی محدود شده است. به عنوان یک دستگاه فشار ، بیشتر مفید است در صورت تغییر مکرر تغییرات فشار. این به خصوص برای اندازه گیری گذرا فشار در بالستیک ، در موتورهای احتراق داخلی یا در فرآیندهای واکنش در جایی که فشارها به سرعت تغییر می کنند مناسب است. مزایای عمده دستگاههای پیزو الکتریک رابطه خطی بین تغییر فشار و ولتاژ خروجی و پاسخ فرکانس بالای آنها (به اندازه 106 هرتز برای کوارتز) است. مزیت تصمیم گیری دستگاه پیزوالکتریک حساسیت آن به تغییرات دما است. نتایج قابل تکرار به دست نمی آید مگر اینکه درجه حرارت در حد نزدیک نگه داشته شود.
