موضوع مقاله : تکنولوژی حس فشار

گردآوری : عاطفه هدایت نژاد کارشناس تیم پشتیبانی اتوماسیون صنعتی نادین تک

آیا می دانید عمل حس کردن فشار در سنسور های فشار چگونه انجام می شود؟

با ما همراه باشید

سنسور فشار :
دو دسته بندی اساسی برای سنسور های آنالوگ فشار وجود دارد .
انواع جمع کننده نیرو : این نوع از سنسورهای فشار الکترونیکی عموماً از یک جمع کننده نیرو استفاده می کنند . ( مانند دیافراگم ، پیستون ، لوله بوردونی ) تا کشش را بر اساس نیروی اعمالی و فشار بر سطح اندازه بگیرد.

• گیج های کشش پیزو رزیستور
  از اثر پیزو رزیستور گیج های کشش قرار داده شده بر روی تکیه گاه برای تعیین کشش ناشی از فشار اعمالی استفاده می کند . انواع تکنولوژی های معمول سیلیکون ( مونوکریستالی ) ، پوسته نازک پلی سیلیکن ، ورق فلز قرارداده شده بر روی تکیه ، ورق ضخیم ، عموما گیج های کشش در یک ساختار مدار پل وتسون اتصال می یابند تا خروجی سنسور را حداکثر کنند . این معمول ترین تکنولوژی به کار رگفته شده برای اهداف عمومی اندازه گیری فشار است . این تکنولوژی ها با اندازه گیری فشار مطلق ، گیج ، خلاء و فشار تفاضلی وفق داده می شوند.
  • خازنی
  از دیافراگم و کاواک فشار برای ایجاد خازن متغیر استفاده می شود تا کشش ناشی از فشار اعمالی را تعیین کند . تکنولوژی های معمولی از فلز ، سرامیک و دیافراگم های سیلیکونی استفاده می کنند . این تکنولوژی ها برای فشارهای کم کاربرد دارند . ( مطلق ، تفاضلی و گیج ) در سنسور فشار نوع خازنی فشار تفاضلی به دیافراگم اعمال می شود که باعث می شود دیافراگم به یکی از صفحات خازن نزدیک شده و از دیگری دور شود ، بنابراین ظرفیت خازن تغییر می کند که این تغییر متناسب با فشار اعمال شده به دیافراگم است . تغییر ظرفیت خازن توسط مدار الکتریکی و ترنسمیتر تبدیل به سیگنال الکتریکی می شود که در واحدهای فشار کالیبره شده است.
  • الکترومغناطیسی
  جابه جایی دیافراگم از طریق تغییر در اندوکتانس ( رلوکتانس ) ، LVDT ، اثر هال و یا قانون جریان ادی اندازه گیری می شود . سنسور فشار القایی دارای دو سیم پیچی می باشد که با یک هسته مغناطیسی کوپل شده اند هنگامی که فشار اعمال شده دیافراگم را حرکت دهد ، این هسته جابه جا می شود . خاصیت القایی توسط مدارهای الکترونیکی مانند مدارهای رزونانس اندازه گیری می شود.
  • پیزو الکتریک
  از اثر پیزوالکتریک در مواد معین همانند کوارتز استفاده می کند تا کشش ناشی از فشار را اندازه بگیرد . این تکنولوژی برای اندازه گیری فشارهای پویا استفاده می شود . انواعی از کریستال ها به نام پیزوالکتریک در اثر تغییر شکل مکانیکی سیگنال الکتریکی تولید می کنند که سطح ولتاژ این سیگنال متناسب با میزان تغییر شکل است . کریستال به یک دیافراگم فلزی متصل است . یک سمت دیافراگم برای اندازه گیری فشار ، در تماس با سیال فرایند می باشند و سمت دیگر دیافراگم به طور مکانیکی به کریستال متصل است . سیگنال ولتاژ خروجی کریستال دامنه کوچکی دارد . ( در محدوده میکرو ولت) پس باید یک تقویت کننده با امپدانس ورودی بالا به کار گرفته شود . به منظور جلوگیری از اتلاف سیگنال ، تقویت کننده باید در نزدیکی سنسور نصب شود .کریستال تا دمای 400 درجه فارنهایت را تحمل می کند . تغییرات دما کریستال را تحت تاثیر قرار می دهد . بنابراین جبران سازی دما باید صورت گیرد.
  • نوری
  از تغییر فیزیکی فیبر نوری برای تعیین کشش ناشی از فشار اعمالی استفاده می کند به عنوان مثال Fiber Brag Grating از این تکنولوژی استفاده می شود . این تکنولوژی در کاربردهایی که با چالش همراه هستند استفاده می شوند . برای مثال در مکان های غیر قابل دسترس ، دماهای بالا و یا در تکنولوژی های ذاتا مصون از تداخلات الکترومغناطیس و اندازه گیری های راه دور.
  • پتانسیومتری
  از حرکت جاروبک در طی مکانیزم مقاومتی برای تعیین کشش ناشی از فشار اعمالی استفاده می کند .
  انواع دیگر این انواع سنسورهای فشار الکترونیکی از خواص دیگر ( مانند چگالی ) برای تعیین فشار گاز یا مایع استفاده می کنند.
  • رزونانس
  اعمال فشار باعث ایجاد تغییر در چگالی گاز می شود و آن نیز موجب تغییر فرکانس رزونانس می شود . برای استفاده از این تکنولوژی می توان از ابزار « جمع کننده نیرو » مانند موارد ذکر شده در بالا استفاده کرد . هم چنین می توان عنصر رزونانس کننده را به طور مستقیم در معرض ماده قرار داد . در این صورت نیز فرکانس نوسان وابسته به چگالی ماده می باشد . سنسورها از سیم های نوسان کننده ، تیوب های نوسان کننده ، کوارتز و سیستم های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) ساخته می شوند . در کل مشخصه این تکنولوژی ، خروجی پایدار آن است .
  • دما
  با اعمال فشار به گاز ، چگالی آن تغییر می کند و به دنبال آن ، گذردهی گرمایی آن تغییر می کند . نمونه رایج این سنسورها ، گیج های پیرانی هستند.
  • یونیزاسیون
  با اعمال فشار به گاز ، چگالی آن تغییر می کند و به دنبال آن ، جریان یون های موجود در آن تغییر می کند . نمونه های رایج این نوع سنسور ، گیج های کاتد سرد و کاتد گرم است .
  • دیگر
  راه های دیگر نیز برای استنتاج فشار از طریق چگالی وجود دارد . ( سرعت صوت ، جرم ، ضریب شکست)

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: