مستشعر الضغط وأنواع قياسات الضغط

A مقياس الضغط هو جهاز أو جهاز يمكن أن يشعر إشارات الضغط وتحويل إشارات الضغط إلى إشارات كهربائية قابلة للاستخدام وفقًا لقواعد معينة.يتكون مستشعر الضغط عادةً من عنصر حساس للضغط ووحدة معالجة الإشارة. مع أنواع مختلفة من ضغط الاختبار ، يمكن تقسيم أجهزة استشعار الضغط إلى مستشعرات ضغط المقياس وأجهزة استشعار الضغط التفاضلية وأجهزة استشعار الضغط المطلقة.أجهزة استشعار الضغط هي أجهزة الاستشعار الأكثر استخدامًا في الممارسة الصناعية. تستخدم على نطاق واسع في بيئات الأتمتة الصناعية المختلفة ، والتي تشمل الحفاظ على المياه والطاقة الكهرومائية ، ونقل السكك الحديدية ، والمباني الذكية ، وأتمتة الإنتاج ، والفضاء ، والصناعة العسكرية ، والبتروكيماويات ، والآبار النفطية ، والطاقة الكهربائية ، والسفن ، والسفن ، أدوات الآلة وخطوط الأنابيب والعديد من الصناعات الأخرى.مستشعر الضغط هو جهاز يقيس ضغط الغاز أو السائل. يمثل الضغط القوة المطلوبة لمنع السائل من التوسع ، وعادة ما يتم التعبير عنه في كل مساحة وحدة. على الضغط المطبق. لأغراض هنا ، فإن هذه الإشارات هي إشارات كهربائية.يتم استخدام أجهزة استشعار الضغط للتحكم والمراقبة في الآلاف من التطبيقات اليومية. يمكن أيضًا استخدام أجهزة استشعار الضغط لقياس المتغيرات الأخرى بشكل غير مباشر مثل تدفق السوائل/الغاز والسرعة ومستوى الماء والارتفاع. يمكن أيضًا تسمية أجهزة استشعار الضغط ، محولات الضغط على الضغط ، مؤشرات الضغط ، مقاييس الضغط ، ومقاييس manometers ، من بين أسماء أخرى.يمكن أن تختلف أجهزة استشعار الضغط على نطاق واسع في التكنولوجيا ، والتصميم ، والأداء ، ومدى ملاءمة التطبيق ، والتكلفة. في تقدير متحفظ ، ربما يكون هناك أكثر من 50 تقنية و 300 شركة على الأقل تقوم بإجراء أجهزة استشعار للضغط في جميع أنحاء العالم.هناك أيضًا فئة من أجهزة استشعار الضغط المصممة لقياسها في الوضع الديناميكي لالتقاط تغييرات في الضغط عالية السرعة. تتضمن تطبيقات مثال هذه المستشعرات قياس ضغط الاحتراق في أسطوانات المحرك أو توربينات الغاز. .بعض أجهزة استشعار الضغط هي مفاتيح الضغط التي تعمل أو تتوقف عند ضغط معين. على سبيل المثال ، يمكن التحكم في مضخة المياه بواسطة مفتاح ضغط بحيث يبدأ عندما يقوم النظام بتفريغ الماء ، مما يقلل الضغط في الخزان.

أنواع قياسات الضغط

يمكن تصنيف أجهزة استشعار الضغط وفقًا لنطاق الضغط الذي تقيسه ، ومدى درجة الحرارة التي تعمل فيها ، والأهم من ذلك نوع الضغط الذي تقيس أسماء مختلفة.

مستشعر الضغط المطلق

يقيس هذا المستشعر ضغطًا نسبة إلى فراغ مثالي. يتم استخدام أجهزة استشعار الضغط المتقلبة في التطبيقات التي تتطلب مرجعًا مستمرًا مثل التطبيقات الصناعية عالية الأداء مثل مضخات فراغ المراقبة ، وقياس الضغط السائل ، والتعبئة الصناعية ، والتحكم في العملية الصناعية ، وفحص الفضاء الجوي.

مستشعر الضغط قياس

يقيس هذا المستشعر الضغط بالنسبة للضغط الجوي. مقياس الإطارات هو مثال على قياس ضغط المقياس ؛ عندما يشير إلى الصفر ، فإنه يقيس نفس الضغط مثل الضغط المحيط. يتم تصنيع أجهزة الاستشعار لأقصى ما يصل إلى 50 شريطًا بهذه الطريقة ، وإلا فإن تقلبات الضغط الجوي (الطقس) سوف تنعكس كأخطاء في نتائج القياس.

مستشعر ضغط الفراغ

يمكن أن يكون هذا المصطلح مربكًا. يمكن استخدامه لوصف المستشعرات التي تقيس الضغط دون الضغط الجوي ، مما يدل على الفرق بين الضغط المنخفض والضغط الجوي ، ولكن يمكن استخدامه أيضًا لوصف المستشعرات التي تقيس الضغط المطلق بالنسبة إلى الفراغ.

مستشعر الضغط التفاضلي

يقيس هذا المستشعر الفرق بين ضغوطين ، أحدهما متصل بكل جانب من المستشعر. يتم استخدام أجهزة استشعار الضغط المتفضي السائل) أو معدل التدفق (عن طريق قياس تغيير الضغط في تقييد). على سبيل المثال ، يعد مستشعر ضغط المقياس مجرد مستشعر ضغط تفاضلي مع جانب واحد مفتوح للأجواء المحيطة.

مستشعر الضغط المختوم

يشبه هذا المستشعر مستشعر ضغط المقياس ، باستثناء أنه يقيس الضغط بالنسبة لبعض الضغط الثابت بدلاً من الضغط الجوي المحيط (الذي يختلف حسب الموقع والطقس).

تقنية استشعار الضغط

هناك فئتان أساسيتان من أجهزة استشعار الضغط التناظرية ،تستخدم قوة الحصاد هذه الأنواع من محولات الضغط الإلكترونية عادةً حصادة قوة (مثل الحجاب الحاجز أو المكبس أو أنبوب بوردون أو الخوار) لقياس السلالة (أو الانحراف) بسبب تطبيق قوة على منطقة (الضغط).

مقياس سلالة piezoresistive

باستخدام التأثير piezoresistive لمقاييس الإجهاد المستعبدين أو المتشكل للكشف عن الإجهاد الناجم عن الضغط المطبق ، تزداد المقاومة مع تشوه الضغط في المادة. أنواع التكنولوجيا الشائعة هي السيليكون (بلورة مفردة) ، فيلم رفيع من polysilicon ، رقائق معدنية مستعبزة ، فيلم سميك ، سيليكون على الياقوت ، وفيلم رفيع. عادةً ما يتم توصيل أجهزة الإجهاد بتكوين دائرة جسر Wheatstone لزيادة إخراج المستشعر إلى الحد الأقصى وتقليل الحساسية للخطأ. هذه هي تقنية الاستشعار الأكثر استخدامًا لقياس الضغط العام.

تسعية

يتم استخدام الحجاب الحاجز وغرفة الضغط لإنشاء مكثف متغير للكشف عن السلالة بسبب الضغط المطبق ، مع انخفاض السعة مع تشوهات الضغط ، يتم دمج تقنيات Diaphragm.Common المعدنية والسيراميك والسيليكون. تقنية CMOS وإمكانية استخدام مواد ثنائية الأبعاد رقيقة.

الكهرومغناطيسي

قياس إزاحة الحجاب الحاجز عن طريق التغييرات في الحث (المغناطيسي) ، LVDT ، تأثير القاعة أو المبادئ الحالية الدوامة.

Piezoelectric

يتم استخدام التأثير الكهروإجهادي في بعض المواد مثل الكوارتز لقياس الضغط على آلية الاستشعار بسبب الضغط. وتستخدم هذه التقنية عادة لقياس الضغوط الديناميكية العالية. لأن المبدأ الأساسي هو ديناميكي ، لا يمكن لأجهزة الاستشعار الكهروإجهادية قياس الضغط الثابت.

قياس الضغط

تستخدم مستشعرات الضغط القائمة على مقياس الإجهاد أيضًا عناصر حساسة للضغط مع مقاييس سلالة معدنية ملتصقة أو مقاييس فيلم رفيعة مطبق عن طريق التلاشي. الصلابة والقدرة على قياس الحد الأقصى لضغوط ما يصل إلى 15000 شريط. عادة ما يتم الاتصال الكهربائي باستخدام جسر Wheatstone ، الذي يضخّم الإشارة جيدًا ويحصل على قياسات دقيقة وثابتة.

بصري

تتضمن التقنيات استخدام التغيرات المادية في الألياف البصرية للكشف عن الإجهاد بسبب الضغط التطبيقي. مثال شائع على هذا النوع هو استخدام حواجز شبكية Bragg للألياف. يتم استخدام هذه التقنية في التطبيقات الصعبة التي قد تكون فيها القياسات على مسافات كبيرة ، في درجات حرارة عالية ، أو قد تستفيد من مناعة EMI المتأصلة. تستخدم تقنية مماثلة أخرى بناء متعدد الطبقات للأفلام المرنة التي يمكن أن تغير الطول الموجي المنعكس استجابة للضغط التطبيقي (سلالة).

potentiometric

باستخدام حركة المساحات على طول آلية المقاومة للكشف عن السلالة الناجم عن الضغط المطبق.

توازن القوة

تستخدم أنابيب السيليكا البوردون التي توازنها في موازنة القوة ، تستخدم أنابيب بوردون حلزونية لتطبيق قوة على محرك دوار يحتوي من الأنبوب ويتم تصنيع الإزاحة الزاوية صفر ويتم تطبيق التيار على الملف كقيمة مقاسة. توازن القوة الذي يلغي معظم التأثيرات غير الخطية. وعلى مدار اليدين ، تتطلب هياكل السيليكا المصنوعة يدويًا للغاية مهارات متخصصة لبناء هذه المستشعرات عادةً ما تقتصر على أغراض علمية ومعايرة. يتمتع المستشعرات غير المتوازنة بالشكل الدقة أقل ولا يمكن قراءة الإزاحة الزاوية بنفس دقة القياسات المتوازنة في القوة ، على الرغم من أن هذه المستشعرات لم تعد تستخدم بسبب حجمها الأكبر وسهولة البناء.

أنواع أخرى

• رنين

• حراري

• Ionization