سنسورهای فشار

سنسورهای فشار شامل تمام سنسورها، مبدل ها و عناصری هستند که سیگنال الکتریکی متناسب با فشار یا تغییرات فشار تولید می کنند. دستگاه تغییرات فشار را می خواند و سپس این داده ها را به ضبط کننده ها، کنترل کننده ها یا سوئیچ ها ارسال می کند. انواع مختلفی از دستگاه های سنسور فشار وجود دارد.

نمایش تمام سازندگان سنسور فشار

سنسورها -- سنسورهای فشار فشار اندازه گیری شده را به سیگنال خروجی الکتریکی تبدیل می کنند. آنها معمولاً دستگاه های ساده ای هستند که دارای صفحه نمایش یا رابط کاربری نیستند.

المان‌ها بخش‌هایی از ابزار فشار هستند که توسط گاز یا مایع سیستمی که گیج به آن متصل است جابه‌جا می‌شوند یا به طور موقت تغییر شکل می‌دهند. اینها شامل لوله بوردون است که یک لوله مهر و موم شده است که در پاسخ به فشار اعمال شده منحرف می شود، همچنین دم، عناصر کپسول و عناصر دیافراگم.

عنصر اصلی سنجش فشار را می توان به عنوان یک لوله بوردون C شکل (A) پیکربندی کرد. یک لوله مارپیچ بوردون (B)؛ دیافراگم تخت (C)؛ یک دیافراگم پیچیده (D)؛ یک کپسول (E)؛ یا مجموعه ای از دم (F).

مبدل -- مبدل های فشار دستگاه های سنجش فشار هستند. آنها فشار اعمال شده را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند. سیگنال خروجی توسط عنصر حسگر اولیه تولید می شود و دستگاه ویژگی های طبیعی فناوری سنجش را حفظ می کند. مبدل نیز یک سنسور است اما یک مبدل همیشه سیگنال فشار غیر الکتریکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. بنابراین، یک مبدل همیشه یک سنسور است، اما یک سنسور همیشه یک مبدل نیست. در صنعت، اصطلاحات اغلب با هم عوض می شوند. انواع مختلفی از مبدل وجود دارد که عبارتند از:

• کرنش سنج

• فیلم ضخیم

• فیلم نازک

• کرنش سنج نیمه هادی

فناوری سنسور

فناوری‌های متعددی وجود دارد که مبدل‌های فشار و سنسورها به کمک آن‌ها کار می‌کنند. برخی از پرکاربردترین فناوری ها شامل موارد زیر است.

فناوری پیستون از یک پیستون/سیلندر مهر و موم شده برای اندازه گیری تغییرات فشار استفاده می کند.

انحراف مکانیکی از یک عنصر الاستیک یا انعطاف پذیر برای انحراف مکانیکی با تغییر فشار استفاده می کند، به عنوان مثال یک دیافراگم، لوله بوردون یا دم.

سنسور فشار دیافراگم

سنسورهای فشار پیزوالکتریک فشارهای دینامیکی و شبه استاتیکی را اندازه گیری می کنند. مبدل های دو جهته از کوارتز یا مواد سرامیکی متالیز تشکیل شده اند که دارای خواص الکتریکی طبیعی هستند. آنها قادر به تبدیل تنش به پتانسیل الکتریکی و بالعکس هستند. حالت های رایج کار حالت شارژ است که خروجی شارژ با امپدانس بالا ایجاد می کند. و حالت ولتاژ، که از یک تقویت کننده برای تبدیل شارژ با امپدانس بالا به ولتاژ خروجی با امپدانس پایین استفاده می کند. سنسورها فقط برای فشارهای مختلف قابل استفاده هستند. آنها بسیار ناهموار هستند اما به مدار تقویتی نیاز دارند که می تواند در معرض ضربه و لرزش باشد.

مبدل فشار پیزوالکتریک

سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) معمولاً سیستم‌های میکرو هستند که توسط ریزماشین کاری سطح سیلیکونی برای استفاده در سیستم‌های صنعتی یا بیولوژیکی بسیار کوچک تولید می‌شوند.

عناصر ارتعاشی (رزونانس سیلیکونی) از فناوری عناصر ارتعاشی مانند رزونانس سیلیکونی استفاده می کنند.

ابزارهای فشار خازنی متغیر از نتایج تغییر ظرفیت ناشی از حرکت یک عنصر دیافراگمی برای اندازه گیری فشار استفاده می کنند. بسته به نوع فشار، مبدل خازنی می تواند مبدل فشار مطلق، گیج یا دیفرانسیل باشد. این دستگاه از یک دیافراگم نازک به عنوان یک صفحه خازن استفاده می کند. فشار اعمال شده باعث انحراف دیافراگم و تغییر ظرفیت خازنی می شود. انحراف دیافراگم باعث تغییر در ظرفیت خازنی می شود که توسط مدار پل تشخیص داده می شود.

نکته طراحی : لوازم الکترونیکی برای تهویه سیگنال باید در نزدیکی عنصر حسگر قرار گیرد تا از خطاهای ناشی از خازن سرگردان جلوگیری شود.

ظرفیت دو صفحه موازی با رابطه زیر بدست می آید:

C=µA/d

کجا:

μ = ثابت دی الکتریک ماده بین صفحات A = مساحت صفحاتd = فاصله بین صفحات

این مبدل‌های فشار عموماً بسیار پایدار، خطی و دقیق هستند، اما به دماهای بالا حساس هستند و نسبت به اکثر سنسورهای فشار، نصب آنها پیچیده‌تر است. سنسورهای فشار مطلق خازنی با خلاء بین صفحات برای جلوگیری از خطا با ثابت نگه داشتن دی الکتریک مواد ایده آل هستند.

کرنش سنج ها (مقاومت های متغیر حساس به کرنش) به قسمت هایی از سازه متصل می شوند که با تغییر فشار تغییر شکل می دهند. چهار کرنش سنج معمولاً به صورت سری در مدار پل وتستون استفاده می شود که برای اندازه گیری استفاده می شود. هنگامی که ولتاژ به دو گوشه مخالف پل اعمال می شود، سیگنال خروجی الکتریکی متناسب با فشار اعمال شده ایجاد می شود. سیگنال خروجی در دو گوشه باقی مانده پل جمع آوری می شود. کرنش سنج ها ناهموار، دقیق و پایدار هستند، آنها می توانند در محیط های شوک و لرزش شدید و همچنین در انواع رسانه های فشار کار کنند. مبدل های فشار گیج در انواع مختلفی وجود دارند: کرنش سنج پیوندی، کرنش سنج پراکنده و کرنش سنج نیمه هادی.

مبدل فشار استرین گیج

سنسورهای پیزومقاومتی نیمه هادی مبتنی بر فناوری نیمه هادی هستند. تغییر مقاومت نه تنها به دلیل تغییر در طول و عرض (همانطور که در مورد کرنش سنج است) بلکه به دلیل تغییر بارهای الکتریکی در مقاومت است. چهار پیزورزیستور در ناحیه نمودار روی سنسور متصل به یک پل عنصری وجود دارد. هنگامی که دیافراگم منحرف می شود، دو مقاومت تحت فشار مماسی و دو مقاومت تحت تنش شعاعی قرار می گیرند.

خروجی با معادله زیر توصیف می شود:

Vout/ Vcc = ΔR/R

کجا:

Vcc = ولتاژ تغذیه R = مقاومت پایه پیزورزیستورΔR = تغییر با فشار اعمال شده و معمولاً 2.5٪ از R کامل است.

مقاومت‌های فشار پیزورزیستیو چهار مقاومت در دیافراگم دارند.

مشخصات عملکرد

عملکرد سنسور بر اساس چندین عامل ذاتی سیستمی است که سنسور در آن استفاده خواهد شد. اینها شامل حداکثر فشار، مرجع فشار، واحدهای مهندسی، دقت مورد نیاز و شرایط فشار هستند. ورودی های دو یا چند سطح فشار. سنسور باید دو پورت فشار مجزا داشته باشد. هر دو فشار بیشتر از طریق درگاه بالا و کمتر از طریق پورت پایین اعمال می شود. معمولاً در واحد پوند بر اینچ مربع اندازه گیری می شود. نمونه ای از سنسور فشار دیفرانسیل مانیتورهای فیلتر است. هنگامی که فیلتر شروع به مسدود کردن مقاومت جریان می کند و بنابراین افت فشار در فیلتر افزایش می یابد.

حداکثر فشار

فشار استاتیک به صورت P = F/A تعریف می شود. که در آن P فشار، F نیروی اعمالی و A ناحیه اعمال است. این معادله را می توان روی مایع و گازی که جریان ندارد استفاده کرد. فشار در سیالات متحرک را می توان با استفاده از معادله P1 = ρVO2/2 محاسبه کرد. که ρ چگالی سیال است و VO سرعت سیال است. فشار ضربه فشاری است که یک سیال متحرک به موازات جهت جریان وارد می کند. فشار دینامیک بیشتر کاربردهای "زندگی واقعی" را اندازه گیری می کند.

فشار در یک سیال در همه جهات است.

محدوده فشار حداکثر حداکثر فشار مجاز است که در آن یک سیستم یا قطعه ای از تجهیزات برای عملکرد ایمن طراحی شده است. حداکثر این محدوده باید مطابق با محدوده فشار مورد انتظاری که دستگاه باید در آن کار کند تعیین شود. معمول است که این مقدار نباید از 75% حداکثر محدوده امتیازی دستگاه تجاوز کند. به عنوان مثال: اگر دستگاه دارای حداکثر محدوده نامی 100 psi باشد، محدوده کاری نباید از 75 psi تجاوز کند.

مرجع فشار

سنسورهای فشار مطلق فشار یک سیستم را نسبت به خلاء کامل اندازه گیری می کنند. این حسگرها دارای عناصر حسگر هستند که کاملاً تخلیه و مهر و موم شده اند. پورت فشار بالا وجود ندارد و فشار ورودی از طریق پورت پایین اعمال می شود. اندازه گیری بر حسب پوند بر اینچ مربع مطلق انجام می شود.

فشار دیفرانسیل با خواندن اختلاف بین اندازه گیری می شود

سنسورهای دو جهته قادر به اندازه گیری اختلاف فشار مثبت و منفی یعنی p1>p2 و p1 هستندp2 و بالاترین فشار باید به درگاه فشار که به عنوان "فشار بالا" تعریف شده است اعمال شود.

سنسورهای گیج رایج ترین نوع سنسورهای فشار هستند. فشار نسبت به فشار محیط اندازه گیری می شود که فشار اتمسفر در یک مکان معین است. میانگین فشار اتمسفر در سطح دریا 1013.25 میلی بار است اما تغییرات آب و هوا و ارتفاع به طور مستقیم بر خروجی سنسور فشار تأثیر می گذارد. در این دستگاه فشار ورودی از طریق درگاه بالا و فشار محیط از طریق درگاه پایین باز اعمال می شود.

سنسورهای خلاء فشار را کمتر از فشار اتمسفر موضعی اندازه گیری می کنند. سنسورهای خلاء به محدوده های مختلف خلاء کم، زیاد و فوق زیاد تقسیم می شوند.

سنسورهای مهر و موم شده فشار را نسبت به یک اتمسفر در سطح دریا (14.7 PSI) بدون توجه به فشار اتمسفر محلی اندازه گیری می کنند.

حسگر یکسان را می توان برای هر سه نوع اندازه گیری فشار استفاده کرد. فقط مراجع متفاوت است

واحدهای مهندسی

فشار اندازه گیری نیرو در واحد سطح است. بسته به کاربرد از واحدهای مختلفی استفاده می شود. جدول تبدیل در زیر است.

دقت

دقت به عنوان تفاوت (خطا) بین مقدار واقعی و مقدار نشان داده شده به عنوان درصد از دهانه تعریف می شود. شامل انحرافات ترکیبی ناشی از روش، مشاهده گر، دستگاه و محیط است. دقت در سه بخش مختلف مشاهده می شود: استاتیک، حرارتی و کل.

دقت استاتیک اثرات ترکیبی خطی بودن، پسماند بودن و تکرارپذیری است. به صورت +/- درصد خروجی مقیاس کامل بیان می شود. باند خطای استاتیک معیار خوبی برای دقتی است که در دمای ثابت می توان انتظار داشت.

خطی بودن انحراف منحنی کالیبراسیون از یک خط مستقیم مشخص است. یکی از راه‌های اندازه‌گیری خطی بودن، استفاده از روش حداقل مربعات است که بهترین تناسب را به خط مستقیم می‌دهد. بهترین خط مستقیم (BSL) خطی بین دو خط موازی است که تمام مقادیر خروجی در مقابل فشار روی منحنی کالیبراسیون را در بر می گیرد.

هیسترزیس حداکثر اختلاف خروجی در هر فشاری در محدوده مشخص شده است، زمانی که مقدار ابتدا با افزایش و سپس با کاهش فشار نزدیک می شود. هیسترزیس دما توانایی سنسور برای دادن خروجی یکسان در دمای معین قبل و بعد از چرخه دما است.

هیسترزیس توانایی سنسور برای دادن خروجی یکسان در دمای معین قبل و بعد از چرخه دما است.

تکرارپذیری توانایی یک مبدل برای بازتولید خوانش های خروجی زمانی است که فشار یکسان به مبدل به طور مکرر، تحت شرایط یکسان و در یک جهت اعمال شود.

دقت حرارتی نحوه تأثیر دما بر خروجی را مشاهده می کند. این به صورت درصدی از خروجی مقیاس کامل یا به عنوان درصد مقیاس کامل در هر درجه سانتیگراد، درجه فارنهایت یا کلوین بیان می شود.

دقت کل ترکیبی از دقت استاتیکی و حرارتی است. در مواردی که دقت بین دهانه میانی و ربع اول و آخر مقیاس متفاوت است، بیشترین درصد خطا گزارش می شود.

درجه های دقت ASME2 B40.1 و DIN اغلب استفاده می شود:

• درجه 4A (0.1٪ در مقیاس کامل)

• درجه 3A (0.25٪ مقیاس کامل)

• درجه 2A (0.5٪ در مقیاس کامل)

• درجه 1A (1٪ مقیاس کامل)

• درجه A (1٪ نیمه میانی، 2٪ سه ماهه اول و آخر)

• درجه B (2٪ نیمه میانی، 3٪ سه ماهه اول و آخر)

• درجه C (3٪ نیمه میانی، 4٪ سه ماهه اول و آخر)

• درجه D (5٪ مقیاس کامل)

شرایط فشار

خریداران صنعتی باید شرایط فشاری که سنسور در معرض آن قرار می گیرد را در نظر بگیرند و سوالات زیر را بپرسند:

• بیش از حد فشار - آیا فشار هرگز از حداکثر فشار بیشتر خواهد شد؟ اگر بله، چقدر؟

• فشار انفجار - حد ایمنی طراحی شده که نباید از آن تجاوز کرد. آیا ویژگی های ایمنی اضافی مورد نیاز است؟

• بارگذاری دینامیک - بارهای دینامیکی می تواند از بارهای استاتیک مورد انتظار فراتر رود. آیا سیستم بارگذاری فشار دینامیکی را تجربه می کند؟

• بارگذاری خستگی - آیا سیستم نرخ چرخه بالایی را تجربه خواهد کرد؟

• محدوده خلاء - دامنه فشار از کمترین فشار خلاء تا بالاترین فشار خلاء (به عنوان مثال، از 0 تا 30 اینچ VAC جیوه).

ملاحظات مکانیکی

شرایط مکانیکی دستگاه تعیین می کند که سنسور چگونه در سیستم عمل می کند. باید محدودیت‌های فیزیکی سیستم، رسانه‌ای که حسگر در آن گنجانده می‌شود، اتصالات پردازش و پیکربندی‌های سیستم و حسگر مورد توجه قرار گیرد.

محدودیت های فیزیکی به سیستمی بستگی دارد که سنسور در آن گنجانده می شود و باید هنگام انتخاب سنسور فشار در نظر گرفته شود.

• اندازه

• جهت گیری

• مکان

هنگام انتخاب یک سنسور فشار، درک رسانه سیستم بسیار مهم است. محیط های رسانه ای برای حسگر می تواند شامل موارد زیر باشد:

هیدروژن و گازها بسیار قابل تراکم هستند و هر ظرف بسته ای را که در آن قرار دارند را کاملا پر می کنند.

مایعات و گازهای ساینده یا خورنده شامل سولفید هیدروژن، اسید کلریدریک، سفید کننده، برمیدها و فاضلاب هستند. سنسورهای فشار ساخته شده از Inconel X، فسفر برنز، مس بریلیوم یا فولاد ضد زنگ مقاوم ترین موادی هستند که در برابر خوردگی استفاده می شوند. با این حال، این مواد نیاز به جبران دمای داخلی، به شکل یک عضو دو فلزی، برای جبران تغییر در انحراف سنسور ناشی از تغییر دما دارند.

بیولوژیکی

سیستم های رادیواکتیو باید دارای حسگرهای بسیار حساسی باشند که دارای مکانیسم های ضد انفجار باشند.

هنگام انتخاب سنسور فشار باید دمای رسانه را نیز در نظر گرفت تا اطمینان حاصل شود که سنسور می تواند در محدوده سیستم کار کند.

پورت فشار و گزینه های اتصال فرآیند به طور کلی دارای گزینه های نر و ماده هستند و اتصال استاندارد به برنامه بستگی دارد.

• لوله استاندارد بریتانیا (BSP) - اتصال دهنده های فشار با قطر بزرگ برای محدوده فشار کمتر مورد نیاز است

• نخ لوله ملی (NPT) - معمولاً در صنایع خودروسازی و هوافضا استفاده می شود

• نخ ریز یکپارچه (UNF) -- معمولا در صنایع خودروسازی و هوافضا استفاده می شود

• رشته های متریک -- مطابق با مشخصات ISO. آنها با M و عددی که قطر بیرونی آن بر حسب میلی متر است نشان داده می شوند.

• اتصال دهنده های فلاش - برای ارائه یک رابط بدون شکاف که برای کاربردهای بیوتکنولوژی، دارویی یا فرآیندهای غذایی ایده آل است استفاده می شود.

• Diary Pipe Standard -- با ترانسمیترهای فشار بهداشتی استفاده می شود.

• مهندسان اتوکلاو -- مورد استفاده در کاربردهای فشار بالا.

پیکربندی

ملاحظات مکانیکی شامل چندین پیکربندی دستگاه مبتنی بر برنامه است.

سیستم‌های دیفرانسیل اختلاف فشار بین دو نقطه را اندازه‌گیری می‌کنند. سیستم‌های جریان با قطر کوچک امکان اندازه‌گیری جریان مایع یا گاز را در حین حرکت در سیستم می‌دهند. دیافراگم‌های فلاش فشار را در سیستم‌هایی که دارای دیافراگم‌های کاملاً فلاش یا نیمه فلاش هستند اندازه‌گیری می‌کنند تا از تجمع آن جلوگیری شود. از مواد بر روی دیافراگم و تسهیل تمیز کردن آسان. سنسورهای دیافراگم در معرض برای اندازه‌گیری مایعات چسبناک یا رسانه‌هایی که در یک محیط تمیز پردازش می‌شوند مفید هستند. دیافراگم‌های قابل تعویض به راحتی در سیستم قابل تعویض هستند تا از دقت بالا اطمینان حاصل شود. محفظه ثانویه سنسور را برای محافظت از دستگاه در برابر شرایط محیطی قرار می‌دهد. سنسورهای ضد انفجار استفاده می‌شوند. در شرایط خطرناک

مشخصات برق

اجزای الکتریکی سنسور فشار بسیار مهم هستند که باید در نظر گرفته شوند و مخصوص کاربردهایی هستند که سنسور در آن استفاده می شود. چنین مشخصاتی شامل خروجی الکتریکی، صفحه نمایش، اتصالات، تهویه سیگنال و ویژگی های الکتریکی است.

خروجی برق

خریداران صنعتی باید خروجی الکتریکی مورد نیاز برای ادغام یکپارچه در کنترل کننده سیستم را در نظر بگیرند.

آنالوگ -- ولتاژ خروجی یک تابع ساده (معمولا خطی) اندازه گیری است.

• سنسورهای فشار معمولا خروجی mV/V دارند. اکثر سنسورها از 10 ولت تا 32 ولت کار می کنند، منبع تغذیه بدون تنظیم. این دستگاه همچنین دارای رگولاتورهای داخلی برای ارائه یک ورودی تثبیت شده به مدار الکترونیکی تحت ولتاژهای تغذیه متفاوت خواهد بود.

• سنسورهای صنعتی می توانند خروجی های ولتاژ سطح بالا 0-5 VDC و 0-10 VDC داشته باشند. سیگنال خروجی به دلیل مقاومت کابل هنگام انتقال ولتاژ بین چند اینچ تا 30 فوت بسته به سطح، دامنه و دقت خود را از دست می دهد.

نکته طراحی : یک سیگنال خروجی مبتنی بر صفر، مانند 0-5VDC، بازخورد ثابتی را در فشار صفر ارائه نمی‌کند، زیرا کنترل‌کننده از عملکرد سیستم یا وجود مشکل آگاه نیست.

• پروتکل HART

• سطوح جریان آنالوگ یا فرستنده هایی مانند 4 تا 20 میلی آمپر برای ارسال سیگنال در فواصل طولانی مناسب هستند. جریان 4-20 میلی آمپر: برای مسافت های طولانی محبوب است.

فرکانس - سیگنال خروجی از طریق مدولاسیون دامنه (AM)، مدولاسیون فرکانس (FM) یا برخی از طرح های مدولاسیون دیگر مانند موج سینوسی یا قطار پالس کدگذاری می شود. با این حال، سیگنال هنوز در طبیعت آنالوگ است.

دیجیتال

• RS232، RS485 (MODbus) پروتکل های ارتباطی سریال هستند که داده ها را یک بیت در یک زمان انتقال می دهند.

• CANbus، J1939، CAN open دستگاه‌های صنعتی مانند کلیدهای محدود و سلول‌های فوتوالکتریک را به کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) و رایانه‌های شخصی (PC) متصل می‌کند.

• FOUNDATION Fieldbus یک سیستم ارتباطی سریال، تمام دیجیتال و دو طرفه است که به عنوان یک شبکه محلی (LAN) برای ابزار دقیق و دستگاه های کنترل کارخانه عمل می کند.

• دستگاه های دیجیتال ویژه (TTL) خروجی های دیجیتالی غیر از سیگنال های سریال یا موازی استاندارد تولید می کنند. به عنوان مثال می توان به خروجی های منطقی ترانزیستور ترانزیستور (TTL) اشاره کرد.

ترکیب شامل خروجی های آنالوگ و دیجیتال است.

نمایش

صفحه نمایش رابطی است که کاربر برای مشاهده خوانش سنسور فشار با آن تعامل دارد.

• آنالوگ متر -- دستگاه دارای یک متر آنالوگ یا نشانگر بصری ساده است.

• دیجیتال -- دستگاه دارای نمایشگری برای مقادیر عددی است.

• ویدئو -- دستگاه دارای یک نمایشگر CRT، LCD یا سایر خطوط چند خطی است.

اتصالات

اتصالات برای پایان الکتریکی سنسور در نظر گرفته شده است. استفاده از کانکتورها مزایایی را به نصب سنسور فشار می‌افزاید، مانند حذف آسان از سیستم برای کالیبراسیون مجدد یا نگهداری سیستم.

کانکتور یا کابل های انتگرال سنسور را به بقیه سیستم متصل می کند. کابل های یکپارچه برای کاربردهای غوطه ور مانند پمپ ها یا موقعیت های شلنگ پایین استفاده می شود.

اتصالات جفت و لوازم جانبی کابل برای کاربردهایی که آب بندی سنسور مهم است مورد نیاز است.

رزوه ها برای فشارهای کم تا متوسط ​​بسیار رایج هستند. نخ های لوله ملی (NPT) در طبیعت مخروطی هستند و به نوعی نوار تفلون یا بتونه نیاز دارند تا نخ را به یک قطعه تجهیزات ببندند.

جهت کانکتور/کابل اجازه می دهد تا سنسور از برق جدا شود و سنسور از رشته خارج شود. محیط های با لرزش بالا به یک کانکتور درون خطی در انتهای یک سیم نیاز دارند تا بارگذاری روی پین های رابط را کاهش دهد. کانکتورهای درون خطی عمر سنسور را افزایش می دهند. هنگام انتخاب گزینه کابل، مواد ژاکت بیرونی و عایق های هادی داخلی باید متناسب با کاربرد انتخاب شوند.

کدهای سیم کشی و پین اوت ها

تهویه سیگنالینگ

پتانسیومترهای صفر و دهانه خارجی برای جبران جریان سرگردان در مدار اندازه گیری برای جلوگیری از اعوجاج استفاده می شود.

پایه DIN Rail یا تهویه سیگنال درون خطی برای واحدهای mV/V سیگنال های خروجی را تقویت می کند. این دستگاه‌ها برای کاربردهایی استفاده می‌شوند که نیاز به خروجی‌های آنالوگ سطح بالایی دارند و در مواردی که مبدل فشار در معرض شرایط مضر برای تهویه سیگنال داخلی است یا پیکربندی مبدل فشار مورد نیاز تقویت‌کننده داخلی را در خود جای نمی‌دهد.

ویژگی های الکتریکی

حسگرهای بی سیم اجازه می دهند اطلاعات از طریق یک سیگنال بی سیم به میزبان منتقل شود. به طور معمول، سیگنال بی سیم یک سیگنال فرکانس رادیویی (RF) است.

سنسورهای سوئیچ خروجی را به یک سوئیچ یا بسته شدن رله تغییر می دهند تا سیستم را با تغییرات فشار روشن یا خاموش کنند.

دستگاه های خروجی دما علاوه بر فشار، خروجی های اندازه گیری دما را نیز ارائه می دهند.

خروجی فشار منفی با دستگاه هایی که اندازه گیری فشار دیفرانسیل را ارائه می دهند در دسترس هستند

دستگاه های نشانگر هشدار دارای یک هشدار صوتی یا تصویری داخلی هستند تا به اپراتورها در مورد تغییرات و/یا خطر در سیستم هشدار دهند.

پاسخ فرکانس بالاترین فرکانسی را که سنسور بدون اعوجاج یا تضعیف اندازه گیری می کند را مشخص می کند. پاسخ فرکانس سنسور باید 5-10 برابر بالاترین مولفه فرکانس در سیگنال فشار باشد.

گاهی اوقات این ویژگی به عنوان زمان پاسخ داده می شود. رابطه این است:

FB = ½ pt

کجا،

FB = فرکانس که در آن پاسخ 50% τ = ثابت زمانی کاهش می یابد، خروجی به دنبال یک تغییر ورودی مرحله ای به 63% مقدار نهایی خود می رسد.

ملاحظات زیست محیطی

هنگام انتخاب سنسور فشار باید محیطی را که سنسور در آن کار می کند در نظر گرفت. ملاحظات زیست محیطی مانند دما، استفاده در داخل/خارج از خانه و استفاده در مکان های خطرناک می تواند بر دقت سنسور تأثیر بگذارد.

دما

تغییرات دما با تغییرات فشار ارتباط مستقیم دارد.

نمودار فشار بخار آب در برابر دمای آب

دمای عملیاتی مهم است که در نظر گرفته شود. خریداران باید از دمای محیط و محیط در محیط سنسور آگاه باشند. اگر سنسور به درستی جبران نشود، میزان قرائت می تواند به شدت تغییر کند.

دستگاه های جبران کننده دما شامل فاکتورهای داخلی هستند که از خطاهای اندازه گیری فشار ناشی از تغییرات دما جلوگیری می کنند. ماده ای مانند آلیاژ نیکل به نام Ni Span "C" نیازی به جبران دمای داخلی ندارد زیرا نسبتاً به دما حساس نیستند.

تداخل الکترومغناطیسی و فرکانس رادیویی (EMI/RFI) به عنوان شرایط محیطی که بر عملکرد تجهیزات الکتریکی مرتبط با ایمنی تأثیر می‌گذارند، شناسایی شده‌اند.

حفاظت از ورود یا رتبه بندی انجمن ملی تولید برق مورد نیاز است . حفاظت IP در اروپا استفاده می شود و از سه پارامتر پیروی می کند. از تجهیزات محافظت می کند، از شخصی محافظت می کند و از تجهیزات در برابر نفوذ آب با اثرات مضر محافظت می کند. IP درجه حفاظت در برابر آسیب مکانیکی، انفجار، رطوبت، بخارات خورنده یا حیوانات موذی را مشخص نمی کند. استاندارد NEMA برای محیط های اطراف تجهیزات الکتریکی شرایط محیطی مانند خوردگی، زنگ زدگی، یخ، روغن و خنک کننده ها را آزمایش می کند.

داخلی/خارجی

اگر سنسور فشار در خارج از منزل استفاده می شود، بسته به محدوده فشار و دقت مورد نیاز، سنسور ممکن است آب بندی یا تهویه شود. قرار گرفتن در معرض محیطی می تواند شامل موارد زیر باشد:

• گرد و غبار / خاک

• افراط در دما

• دستکاری حیوانات و جوندگان

• غرق شدن

• آب شیرین

• آب نمک

• عمق

مکان های خطرناک

اگر قرار است از سنسور فشار در یک منطقه خطرناک استفاده شود، نوع کلاس و نوع گروه باید مشخص باشد تا محصول با کدهای NEC یا CEC در آمریکای شمالی مطابقت داشته باشد.

• ذاتا ایمن است

• ضد انفجار

کالیبراسیون

کالیبراسیون استاندارد 11 نقطه ای به این معنی است که سنسور به 11 نقطه فشار کالیبره شده است که محدوده مقیاس کامل سنسور فشار را در بر می گیرد. از نقاطی مانند 0% 20% 40% 60% 80% 100% 80% 60% 40% 20% 0% می توان استفاده کرد و بالا و پایین رفتن محدوده فشار، هیسترزیس را بررسی می کند.

تاییدیه ها

سنسورهای فشار ممکن است برای عملکرد در محیط های خاص به تاییدیه یا گواهینامه های خاصی نیاز داشته باشند تا از کاربر و محیط محافظت کنند. همچنین ممکن است برای برنامه ها نیاز به آزمایش، روش های تمیز کردن و برچسب گذاری خاص باشد.

قابلیت سرویس دهی

برخی از ملاحظات اضافی هنگام نصب یا بودجه بندی برای یک سنسور در یک سیستم عبارتند از:

• حسگر چقدر در دسترس خواهد بود؟

• هر چند وقت یکبار نیاز به سرویس خواهد داشت؟

برنامه های کاربردی

صنعتی

سطح سیال در یک مخزن -- یک سنسور فشار سنج می تواند برای اندازه گیری فشار در کف مخزن استفاده شود. سطح سیال را می توان با استفاده از رابطه زیر محاسبه کرد:

h = P/ρg

کجا،

h= عمق زیر سطح آب P= فشارρ= تراکم آب g= شتاب گرانش

جریان سیال - قرار دادن یک صفحه دهانه در قسمت لوله منجر به افت فشار می شود که می تواند برای اندازه گیری جریان استفاده شود. این روش معمولاً استفاده می شود زیرا باعث گرفتگی نمی شود و افت فشار در مقایسه با بسیاری از دبی سنج های دیگر کم است.

رابطه این است:

V0 = √2 (Ps-P0)/ρ

در برخی موارد، فشارهای تفاضلی تنها چند اینچ آب در حضور فشارهای حالت معمول هزاران پوند بر اینچ مربع اندازه گیری می شود.

خودرو

فشار مطلق منیفولد (MAP) - بسیاری از سیستم های کنترل موتور از رویکرد سرعت-دانسیته برای اندازه گیری سرعت جریان جرم هوای ورودی استفاده می کنند. سرعت جریان جرمی باید مشخص باشد تا بتوان مقدار بهینه سوخت را تزریق کرد.

فشار روغن موتور -- روانکاری موتور به فشار 10-15 psig نیاز دارد.

تشخیص نشت سیستم تصفیه تبخیری - برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، سیستم های سوخت مدرن به اتمسفر تخلیه نمی شوند. این بدان معنی است که دودهای ناشی از تغییرات فشار ناشی از دما در مخزن سوخت در یک قوطی کربن جمع شده و بعداً از طریق موتور بازیافت می شوند.

فشار تایر -- توسعه اخیر تایر "run-flat" باعث ایجاد یک سیستم اندازه گیری فشار تایر از راه دور شده است.

اندازه گیری سطح مخزن

سنجش ارتفاع

تایید فشار

دیفرانسیل

منبع

globalspec