انتخاب سنسور فشار مناسب
استفاده از سنسور فشار مناسب برای اندازه گیری فشار در کنترل فرآیندهای صنعتی ضروری است.
سنسور فشار ، اطلاعات مربوط به فشار را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. بیشتر سنسورهای فشار ، تغییر شکل غشایی تحت تأثیر اختلاف فشار وارد شده به دو طرف آن را اندازه گیری می کنند. تولید کنندگان از اصطلاحات مختلفی برای این محصولات استفاده میکنند. در حالی که "سنسور فشار" و "مبدل فشار" می توانند مترادف در نظر گرفته شوند ، اصطلاح "فرستنده فشار" به سنسور فشار اطلاق میشود. این سنسور فشار به ابزار اندازه گیری الکترونیکی مجهز است و به آن امکان ارسال سیگنال خروجی استاندارد را می دهد.
در این راهنمای خرید فقط با سنسورها سروکار داریم نه فرستنده ها.
انواع مختلف سنسورهای فشار چیست؟
هنگام انتخاب سنسور فشار لازم است بدانید که سه نوع فشار در نظر گرفته شده است، هر کدام مربوط به سنسور های مختلف است.
بیشتر سنسورهای فشار تغییر شکل غشا را تحت تاثیر فشار اعمال شده بر روی آن اندازه گیری می کنند و دانستن این موضوع بسیار مهم است. از آنجایی که غشاء دو طرفه است ، فشار دیگری به سمت دوم اعمال می شود . بنابراین تغییر شکل اندازه گیری شده در واقع نتیجه اختلاف فشار بین دو طرف غشاء میباشد.
بسته به این فشار "مرجع"، سه نوع فشار و سنسور در نظر گرفته می شود:
فشار مطلق: در یک سنسور فشار مطلق ، قسمت دوم غشاء تحت تاثیر فشار خلاء است وتغییر شکل ان دقیقا با فشار اندازه گیری شده مطابقت دارد.
فشار نسبی: در یک سنسور فشار نسبی، قسمت دوم غشا تحت فشار اتمسفر قرار می گیرد، بنابراین تغییر شکل آن با تفاوت بین فشار اندازه گیری شده و فشار محیط مطابقت دارد.
فشار دیفرانسیل: یک سنسور فشار دیفرانسیل دارای 2 ورودی است ، برای هر طرف غشاء ، یک عدد تعبیه شده است. بنابراین تغییر شکل آن با اختلاف فشار بین 2 ورودی مطابقت دارد.
کدام نوع فشار؟
- فشار مطلق
- فشار نسبی
- فشار دیفرانسیل
چرا یک سنسور فشار مطلق را انتخاب می کنیم؟
تفاوت بین سنسور فشار مطلق و سنسور فشار نسبی بدین صورت میباشد که یک سنسور فشار مطلق قادر است فشار را بصورت فشار مرجع ( خلاء ) اندازه گیری کند، در حالی که سنسور فشار نسبی ارتباط مستقیم با فشار محیط اتمسفری دارد و بنابراین تفاوت بین فشار فرایند و فشار اتمسفری را اندازه گیری می کند.
هنگام انتخاب یک سنسور معیار اول باید نقطه مرجع شما باشد:
آیا میخواهید بدانید فشار با فشاراتمسفری مقایسه میشود یا نه؟
یک سنسور فشار مطلق تنها سنسوری است که میتواند فشار اتمسفری را اندازه گیری کند ب.نابراین از ان به عنوان فشار سنج استفاده میشود.کاربرد آن ها شامل اندازه گیری ارتفاع بر اساس تفاوت در فشار اتمسفر در زمان تغییرات ارتفاع آن میباشد.
فشار اتمسفر به علت تغییرات آب و هوایی در حدود 30 mbar تغییر خواهد کرد و حدود 200 mbar در صورت وجود تغییرات ارتفاع سنسور میتواند تغییر کند (تغییرات بین سطح دریا و ارتفاع 2000 متر).
بنابراین ، یک سنسور فشار نسبی ممکن است برای همان مقدار فشار اندازه گیری شده به دلیل تغییر در فشار اتمسفر دارای خطای اندازه گیری باشد. این خطا ممکن است هنگام اندازه گیری فشار زیاد ناچیز باشد اما برای اندازه گیری فشار کم قابل توجه است. بهتر است در این حالت از یک سنسور فشار مطلق استفاده شود.
نکات اصلی:
- فشار مطلق
- مرجع خلاء
- اندازه گیری فشار جوی
- اندازه گیری فشار کم
چرا یک سنسور فشار نسبی را انتخاب می کنیم؟
تفاوت بین یک سنسور فشار مطلق و یک سنسور فشار نسبی را فراموش نکنید. یک سنسور فشار مطلق ، فشار را نسبت به فشار مرجع یعنی خلاء اندازه گیری می کند.
یک سنسور فشار نسبی به فشار اتمسفری محیط ارتباط داده میشود و بنابراین تفاوت بین فشار فرآیند و فشار اتمسفری را اندازه گیری می کند.
هنگام انتخاب سنسور ، اولین معیارها باید نقطه مرجع شما باشد:
آیا می خواهید بدانید که فشار با فشار اتمسفری مقایسه میشود یا نه؟
وقتی می خواهید اثر فشار اتمسفر بر روی اندازه گیری را از بین ببرید ، میتوانید از یک سنسور فشار نسبی استفاده نمایید.
به عنوان مثال ، هنگامی که یک سنسور فشار برای اندازه گیری فشار هیدرواستاتیک مایع در یک مخزن برای تعیین سطح آن استفاده می شود ، سطح مایع موجود در مخزن نیز تحت فشار اتمسفر قرار می گیرد . سنسور فشار نسبی اجازه میدهد که فقط فشار هیدرواستاتیک اندازه گیری شود ، و اثر تغییرات فشار اتمسفر را از بین میبرد.
نکات اصلی:
- فشار نسبی
- مرجع فشار اتمسفر
چرا یک سنسور فشار دیفرانسیل را انتخاب می کنیم؟
یک سنسور فشار دیفرانسیل دارای دو ورودی فشار است . برای سنجش اختلاف فشار بین دو نقطه از آن استفاده می شود. به عنوان مثال ، در مواردی که اندازه گیری جریان توسط دستگاه های افت فشار مورد نیاز است، استفاده میشود.
نکات اصلی:
- فشار بین دو نقطه
- اختلاف فشار
کدام فن آوری سنسور را باید انتخاب کنیم؟
هنگامی که شما نوع فشار مورد نیاز برای اندازه گیری را تعیین میکنید، می توانید بر روی فن اوری سنسور تمرکز کنید.
در یک سنسور فشار پیزوالکتریک ، فشاری که یک نیرو بر روی یک عنصر حساس اعمال میکند باعث تغییر در مقاومت آن میشود. سنسورهای فشار پیزوالکتریک بسیار حساس هستند، مقاومت قوی و حرارتی خوبی دارند اما سیگنال خروجی آنها ضعیف است.
در یک سنسور فشار پیزوالکتریک، فشار قادر خواهد بود نیرو را بر روی یک عنصر که از مواد پیزوالکتریک ساخته شده است اعمال کند. بنابراین یک ولتاژ در طول عنصر تولید می شود. این سنسورها می توانند از دامنه اندازه گیری بسیار گسترده و مقاومت حرارتی بسیار مناسبی برخوردار باشند. با این وجود سیگنال خروجی آنها ضعیف است و نسبت به سنسور های پیزوالکتریکی دقت کمتری دارند.
در سنسور فشار خازنی ، غشا یکی از صفحات خازن است. در اثر فشار ، غشا تغییر شکل پیدا میکند و ظرفیت خازن را تغییر می دهد. این سنسورها سطح خوبی از دقت و حساسیت را ارائه می دهند ، می توانند فشارهای کم را در محدوده مگابار اندازه گیری کنند. با این حال ، این سنسورها در هنگام لرزش چندان مناسب نیستند زیرا می توانند اندازه گیری های آنها را ناپایدار کنند.
نکات اصلی:
- سنسور فشار پیزومقاومتی
- سنسور فشار پیزوالکتریک
- سنسور فشار خازنی
چگونه یک سنسور فشار را انتخاب کنیم؟
پس از آنکه نیاز به اندازه گیری فشار مطلق ، نسبی یا دیفرانسیل را مشخص کردید و به انتخاب نوع فن آوری سنسور پرداختید ، باز هم باید بر اساس معیارهای زیر مدل مناسب را انتخاب کنید:
اول از همه ، انتخاب یک سنسور با دامنه اندازه گیری با توجه به شرایط عادی و تغییرات احتمالی فشار حائز اهمیت است. این دامنه اندازه گیری باید با محدوده فشار مورد نیاز برای اندازه گیری مطابقت داشته باشد .
دمای عملیاتی نیز مهم است. اکثر سنسورها دارای محدوده عملیاتی بین -25 و 100 درجه سانتی گراد هستند. فراتر از این، لازم است از سنسورهای طراحی شده برای مقاومت در برابر درجه حرارت بالاتر استفاده شود.
با هر سنسور، باید یک سنسور فشار را با یک سیگنال خروجی که با اندازه گیری یا حلقه کنترل شما مطابقت دارد انتخاب کنید.
آخرین معیار انتخاب مهم، پیکربندی سنسور و نحوه نصب آن تا نقطه اندازهگیری است. اغلب سنسورها برای نصب آسان روی یک نازل که بر روی لوله، مخزن و غیره قرار دارد نصب شده اند.
همچنین در سنسورهای مجهز به فلنج، حسگرهای کوچکی وجود دارند که بر روی یک تخته مدار بسته شده اند . علاوه بر آن نصب سنسورهای دیافراگم هم سطح ، نیز مزایای آن را دارد. در این پیکربندی ، غشای سنسور با دیواره لوله هم سطح می شود و از مشکلات گرفتگی ناشی از تجمع مواد در مناطقی که فاقد جریان هستند جلوگیری می کند. این پیکربندی برای مایعات حاوی عناصر جامد ، به ویژه در صنایع غذایی بسیار مفید است.
نکات اصلی:
- فشار مطلق ، فشار نسبی ، فشار دیفرانسیل
- فن آوری
- دامنه فشار
- دمای فرآیند
- سیگنال خروجی
- نصب