تکنولوژی حس کردن فشار

در مقالات قبل در ارتباط با معرفی سنسور فشار ، کاربرد سنسور فشار، انواع سنسور فشار صحبت شد . در این مقاله قصد داریم به معرفی تکنولوژی های سنسور فشار بپردازیم.

دو دسته بندی اساسی برای سنسورهای آنالوگ فشار وجود دارد:

1- حس کردن فشار با استفاده از تکنولوژی جمع کننده نیرو :

این نوع از سنسورهای فشار الکترونیکی عموما 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.

2-حس کردن فشار  از طریق تکنولوژی  چگالی:

این نوع سنسورهای فشار الکترونیکی از خواص دیگر ( مانند چگالی) برای تعیین فشار گاز یا مایع استفاده می کنند.

 از انواع تکنولوژی های جمع کننده نیرو عیارتند از :

1-گیج‌های کشش پیزو رزیستور

از اثر پیزو رزیستور گیج‌های کشش قرارداده شده بر روی تکیه گاه برای تعیین کشش ناشی از فشار اعمالی استفاده می کند. عموما گیج‌های کشش در یک ساختار مدار پل وتستون اتصال می یابند تا خروجی سنسور را حداکثر کنند. این معمول‌ترین تکنولوژی به کار گرفته شده برای اهداف عمومی اندازه گیری فشار است. این تکنولوژی‌ها با اندازه گیری فشار مطلق، گیج، خلا و فشار تفاضلی وفق داده می شوند.

2-خازنی

برای تعیین کشش ناشی ازفشاراعمالی از دیافراگم و کاواک فشار برای ایجاد خازن متغیر استفاده می‌شود.در تکنولوژی‌های معمولی از فلز، سرامیک و دیافراگم‌های سیلیکنی استفاده می شود. در سنسور فشار نوع خازنی فشار تفاضلی به دیافراگم اعمال می‌شود که باعث می‌شود دیافراگم به یکی از صفحات خازن نزدیک و از دیگری دور شود. بنابراین ظرفیت خازن متناسب با فشار اعمال شده به دیافراگم تغییر می‌کند. تغییر ظرفیت خازن توسط مدار الکتریکی و ترنسمیتر به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود که در واحدهای فشار کالیبره شده است.

3-الکترومغناطیسی

جابجایی 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 می‌باشد که با یک هسته مغناطیسی کوپل شده اند. هنگامی که فشار اعمال شده دیافراگم را حرکت دهد، این هسته جابجا می شود. خاصیت القایی توسط مدارهای الکترونیکی مانند مدارهای رزونانس اندازه گیری می شود.

4-پیزو الکتریک

از اثر پیزو الکتریک در مواد معین همانند کوارتز برای اندازه گیری کشش ناشی ازفشاراستفاده می‌شود. این تکنولوژی برای اندازه گیری فشارهای پویا استفاده می شود.انواعی از کریستال‌ها 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 می‌باشد 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 °F را تحمل می کند. تغییرات دما کریستال را تحت تاثیر قرار می دهد بنابراین جبران سازی دما باید صورت گیرد.

5-نوری

از تغییر فیزیکی فیبر نوری برای تعیین کشش ناشی از فشار اعمالی استفاده می کند. به عنوان مثال درFiber Bragg Grating از این تکنولوژی استفاده می شود. این تکنولوژی در کاربردهایی که با چالش همراه هستند استفاده می شود. برای مثال در مکان‌های غیر قابل دسترس، دماهای بالا و یا در تکنولوژی‌های ذاتا مصون از تداخلات الکترومغناطیس و اندازه گیری‌های راه دور.

6-پتانسیومتری

از حرکت جاروبک در طی مکانیزم مقاومتی برای تعیین کشش ناشی از فشار اعمالی استفاده می کند.

برای دریافت ادامه مقاله در ارتباط با تکنولوژی های چگالی سنسور فشار روی تکنولوژی سنسور فشار کلیک نمایید.