کاربرد سنسور فشار در صنعت؟

یکی از ابزارهایی که به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم در حوزه‌های مختلف صنعتی کاربرد دارد، سنسور فشار است. سنسور فشار در بازار ایران، ترانسمیتر فشار و ترانسدیوسر فشار نیز نامیده می‌شود. این حسگر ها می توانند به طور مستقیم فشار سیالات و گازها را در یک محدوده خاص اندازه‌گیری کنند. اما مهندسین صنایع از نتایج به دست آمده از این سانسورها برای محاسبات غیرمستقیم دیگری مانند محاسبه شدت جریان یا محاسبه سطح هم استفاده می کنند. این نشان می‌دهد که حسگر فشار می تواند کاربرد های بسیار بیشتری نسبت به اندازه‌گیری فشار داشته باشد.

 فشار چیست؟

سنسور فشار عموماً فشار گاز یا مایع را اندازه می‌گیرد كه فشار به اصطلاح نیروی لازم برای جلوگیری از پخش شدن مایع است و معمولاً به‌صورت نیرو بر سطح تعریف می‌شود. واحدهای متریک مورد استفاده برای اندازه‌گیری فشار، نیوتن بر متر مربع(N/m²) و معمولاً کیلو پاسکال (kPa) می باشند. اين نوع سانسورها معمولاً به‌صورت مبدل کار می‌کند و سیگنالی تابع اثر فشار تولید می‌کند،برای این منظور می‌توان سیگنال الکتریکی در نظر گرفت. سانسورهای فشار روزانه برای کنترل و مانیتورینگ هزاران کاربرد استفاده می‌شوند كه می‌توانند به طور غیر مستقیم برای اندازه‌گیری سایر متغیرها استفاده شوند. برای مثال: دبی سیال/ گاز، سرعت، سطح مایع و ارتفاع از این متغیرها هستند. به سانسورهای فشار، مبدلهای فشار، ترنسمیتر فشار، فرستنده فشار، نشاندهنده فشار، پیزومتر و مانومتر و … نیز گفته می‌شود. سانسورهای فشار از نظر تکنولوژی، طراحی، عملکرد، کاربرد و قیمت باهم متفاوت هستند. با یک تخمین محافظه کارانه می‌توان گفت بیش از ۵۰ تکنولوژی و حداقل ۳۰۰ شرکت در سراسر جهان سازنده سنسور فشار هستند. هم چنین طبقه‌ای از سانسورهای فشار وجود دارند که برای اندازه‌گیری حالت پویای تغییرات سریع در فشار طراحی شده‌اند. مثالی از کاربرد این نوع سنسور را می‌توان در اندازه‌گیری فشار احتراق سیلندر موتور یا گاز توربین مشاهده کرد. این سانسورها به طور عمده از مواد پیزوالکتریک مانند کوارتز ساخته شده‌اند. بعضی از سانسورهای فشار مانند آنچه در دوربین‌های کنترل ترافیک دیده می‌شود، به‌صورت باینری (دودویی) و خاموش/ روشن کار می‌کنند. برای مثال وقتی فشاری به سنسور فشار اعمال می‌شود، سنسور یک مدار الکتریکی را قطع یا وصل می‌کند. این سانسورها به سوئیچ فشار معروف هستند

انواع حسگر فشار

سانسورهای فشاری را می توان از نظر دامنه فشار آن ها، شرایط عملیاتی و از همه مهمتر نوع فشار اندازه‌گیری شده، در دسته بندی های مختلفی قرار داد. در واقع این سانسورها با توجه با اهداف شان، انواع مختلفی دارند و از عناوین متفاوتی برای آن‌ها استفاده می‌شود. بااین‌وجود ممکن است فناوری استفاده شده در برخی از مدل های آن‌ها یکسان باشد.  سنسور فشار را می‌توان در مدل‌های زیر قرار داد:

•          سنسور فشار مطلق: این سانسورها فشار محیط را نسبت به خلع کامل اندازه‌گیری می کنند و نتیجه گزارش شده به عنوان فشار مطلق است.
•          سنسور فشار نسبی: این حسگرها فشار کلی را نسبت به فشار اتمسفر اندازه‌گیری می کنند. دستگاه فشار سنج استفاده شده برای اندازه‌گیری فشار باد لاستیک خودرو نمونه ای از این دستگاه هاست. در واقع وقتی که فشار اندازه‌گیری شده توسط این دستگاه صفر باشد، یعنی فشار آن با فشار محیط یکسان است.
•          سنسور فشار خلا: این اصطلاح ممکن است برای برخی از افراد گیج کننده باشد. در واقع این سنسور بیشتر برای اندازه‌گیری فشار های زیر فشار اتمسفر یا همان فشار منفی به کار گرفته می‌شود. تفاوت اصلی این سانسورها با سانسورهای فشار مطلق در این است که معمولاً برای فشارهای کم و زیر صفر کاربرد دارند.
•          سنسور فشار تفاضلی: این حسگرها تفاوت فشار در دو نقطه متفاوت را اندازه‌گیری می‌کند که هر کدام از آن‌ها به یک طرف سنسور وصل می‌شوند. از این ابزار برای اندازه‌گیری فاکتورهای مختلفی مانند افت فشار در فیلترهای روغن و فیلتر هوا و همچنین اندازه‌گیری سطح مایع و میزان جریان استفاده می‌شود. از نظر فنی، بیشتر سانسورهای موجود در بازار از نوع فشار تفاضلی هستند و در واقع فشار را نسبت به فشار خلا یا نسبت به فشار محیط اندازه‌گیری می کنند. 

اصول کاری یک سنسور فشار

یک سنسور فشار براساس عکس‌العمل فیزیکی در مقابل فشار اعمالی کار می‌کند. این سنسور تغییرات نسبی حاصل را به‌صورت الکتریکی اندازه می‌گیرد و برای این هدف از پدیده‌هایی مانند تغییر در ظرفیت خازنی، تغییر در مقاومت اهمی یک استرین‌گیج یا کرنش‌سنج (Strain Gauge) و عنصر پیزوالکتریک استفاده می‌کند. تمام این تغییرات متناسب با دامنه انحراف پس از اعمال فشار هستند. مولفه‌های مهمی مانند گستره اندازه‌گیری، تناسب با محیط، اندازه فیزیکی، توان مورد نیاز و نوع ملزومات اندازه‌گیری فشار می‌توانند راهنمای موثری برای مهندسان طراح باشند.

شرایط خرید سنسور فشار

علاوه بر اینکه تنوع در مدل های مختلف سانسورهای فشاری به شرایط سیال و میزان فشار آن بستگی دارد، باید این حقیقت را هم بپذیریم که برخی از آن‌ها برای برخی سیالات خاص مناسب هستند. مثلاً اگر ما از روش الکترومغناطیسی استفاده می‌کنیم، باید نوع سیال با نیروهای مغناطیسی همخوانی داشته باشد و نسبت به آن عکس‌العمل مناسبی نشان دهد. در مورد سنسور فشار نوری از نور برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌شود. عکس‌العملی که سیال نسبت به نور انجام می‌دهد و رفتار متقابل آن مشخص می‌کند که کدام نوع سنسور انتخاب بهتری است.

درنهایت باید این نکته را متذکر شویم که ازلحاظ عملکرد و نحوه اندازه‌گیری فشار، تفاوت چندانی بین ترانسمیتر فشار و سنسور فشار وجود ندارد. اما سانسورها ابزارهایی هستند که به‌صورت مستقل عمل نمی‌کنند و معمولاً در دستگاه‌های جداگانه به کار گرفته می‌شوند. بااین‌وجود برای اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.