سنسور فشار یکی از پر مصرفترین سنسورهای مورد استفاده در ابزار دقیق و اتوماسیون صنعتی است و بعد از دما یکی از پارامترهای مهم در پروسه های صنعتی، فشار است . سنسور فشار برای اندازه گیری فشار، در گازها و مایعات مورد استفاده قرار میگیرد . فشار عبارت است از نیروی وارد بر سطح که در دستگاه SI به پاسکال میباشد . پاسکال برابراست با فشار حاصل از یک نیوتن نیرو بر یک متر مربع. این کمیت بطور نسبی اندازه گیری می شود و بر حسب اینکه مرجع اندازه گیری چه فشاری باشد، فشارهای زیر تعریف میشوند :
- فشار مطلق
- فشارگیج
- فشار دیفرانسیلی
تعاریف فشار
فشار هوا در کنار ساحل دریای آزاد همیشه یکسان می باشد و به صورت توافقی یک اتمسفر در مقیاس مطلق در نظر گرفته شد. برای سهولت اندازه گیری فشار ظروف بسته، مقیاسی به نام گیج تعریف شد، تا فشار سیالات در مقایسه با فشار اتمسفر سنجیده شود. به عنوان مثال وقتی گفته می شود، فشار یک راکتور ۱۰ اتمسفر گیج می باشد،یعنی فشار آن ۱۰ برابر بیشتر از فشار اتمسفر است. لذا در مقیاس مطلق، فشار این راکتور ۱۱ اتمسفر می باشد.
چنانچه فشار یک محیط کمتر از فشار اتمسفر باشد،به آن خلاء نسبی گفته می شود. بطور مثال اگر فشار هوا در مکانی، ۰٫۷ اتمسفر باشد، در این صورت گفته میشود خلا نسبی آن ۰٫۳ اتمسفر میباشد. اگر بتوان به نحوی، کل گاز یا هوای درون یک محفظه را، خالی نمود، در این صورت به چنین فضایی، خلا مطلق گفته میشود. خلا مطلق زمانی ایجاد میگردد که هیچ مولکول هوا و یا سیال دیگری در محفظه وجود نداشته باشد. اگر سنسور فشار، اختلاف بین دو فشاری که هیچ یک از آنها فشار اتمسفر نباشند را اندازه گیری کند، فشار اندازه گیری شده، فشار دیفرانسیلی نامیده میشود. فشار دیفرانسیلی اغلب برای اندازه گیری غیر مستقیم دبی و یا ارتفاع مایعات در تانک ها استفاده میشود.
واحدهای اندازه گیری فشار
واحدهای مختلفی برای بیان فشار مورد استفاده قرار می گیرد که اطلاع از آنها و نیز چگونگی تبدیل آنها به یکدیگر بسیار اهمیت دارد. به عنوان مثال میتوان واحدهایی چون:
- پاسکال
- بار
- Torr
- میلیمتر آب
- و …
فشار میتواند با استفاده از اصول هیدرواستاتیکی توسط مانومترها اندازه گیری شود که جزء اولین نشانگرهای فشار محسوب می شدند و هنوز هم بخاطر دقت بالایشان اکثرًا به عنوان مبنا برای کالیبراسیون سایر ابزارهای اندازه گیری فشار بکار میروند. مانومترها میتوانند از مایعات مختلفی به عنوان سیال مانومتری استفاده کنند. هرچه فشار مورد اندازه گیری کمتر باشد، باید از سیال با دانسیته کمتری استفاده شود تا دقت اندازه گیری بالاتر رود. معمولا در صنعت از مانومترها به خاطر محدودیتهایی که در ابعاد آنها وجود دارد و نیز مشکلات تبدیل خروجی آنها، کمتر استفاده می شود.
ابزارهای اندازه گیری فشار
امروزه ابزارهای مختلفی برای اندازه گیری فشار وجود دارد که معمولاً از یک سنسور فشار و یک ترنسدیوسر تشکیل شده است. سنسورهای فشار وسایلی هستند که تغییرات و یا اعمال فشار به آنها سبب یک تغییر قابل اندازه گیری، عمدتاً از نوع مکانیکی در آنها میشود. به عنوان مثال سنسورهای دیافراگم، فانوسی و لوله بوردون دارای تغییر شکل مکانیکی از نوع جابجایی می باشد. اما ترنسدیوسرها دارای تنوع بیشتری هستند و بعضاً دستگاه ها اندازه گیری فشار را به نام آن ترنسدیوسر می شناسند. به عنوان مثال میتوان به ترنسدیوسر فشار پیزوالکتریک، استرین گیج LVDT و … را نام برد.
انواع فشار سنج ها
- لوله بوردن
- بلوز
- دیافراگمی
- استرین گیج
- خازنی
- مغناطیسی
- پیزوالکتریک
- پیرانی
- حرارتی
سنسورهای فشار برای کنترل و اتوماسیون تجهیزات بسیاری در صنعت و حتی زندگی روزمره مورد استفاده قرار میگیرد . از سنسورهای فشار به طور غیر مستقیم در اندازه گیری متغیرهای دیگری مانند جریان سیال یا فلو، سرعت گاز ، و سطح و ارتفاع آباستفاده میشود. سنسورهای فشار را به نامهای دیگری نظیر مبدل فشار، ترانسمیتر فشار، انتقال دهنده فشار، فرستنده فشار، نشاندهنده فشار ، فشار سنج، پیزومتر ، مانومتر نامیده می شود .
برای انتخاب سنسور فشار مناسب بایستی به موارد زیر توجه داشت:
- نحوه نصب سنسور فشار
- محدوده دمای کاری سنسور
- نوع و خواص شیمیائی سیال که فشار آن اندازه گیری میشود
- نوع خروجی و تغذیه سنسور فشار
- قابلیت تنظیم و یا داشتن پروتکل ارتباطی سنسور