شما در این صفحه میباشید: تجهیزات کنترل و ابزار دقیق   « فشار


تجهیزات مربوط به اندازه گیری فشار

فشار یکی از پارامترهای بسیار مهم در مبحث کنترل فرایند و ابزار دقیق میباشد . فشار کمیتی است ‫اسکالر و برابر است با نیروی عمود بر سطح در واحد سطح. ابزارهای اندازه گیری فشار ، فشار سنج  Pressure Gauge نام دارد و بسیار متنوع میباشد که از آن جمله میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
فشار سنج ، گیج فشار

پرشر گیج یا گیج های فشار ثابت آنالوگ و دیجیتال استاندارد

Pressure Gauges

انواع مختلف گیج های فشار ثابت در مدلهای آنالوگ و دیجیتال
گیجهای فشار با رنج های مختلف در انواع استاندارد و دیافراگمی،، فشار سنج های مانومتری ، گیج اختلاف فشار، و ...

پرشر گیج ، فشار سنج های مانومتری
 

فشار سنج های پرتابل دیجیتال 

Pressure Measuring Instruments

انواع دستگاه های فشار سنج دیجیتال جهت اندازه گیری فشار مطلق و اختلاف فشار
فشار سنج ها ، پرشر گیجها

فشار سنج دیجیتال
 

ترانسمیتر اختلاف فشار

Differential Pressure Transmitter

ترانسمیتر های اختلاف فشار کاربرد بسیاری دارند و یکی از کابردهای آنها در تعیین سطح مایعات میباشد. این محاسبه با استفاده از اختلاف فشار سطح بالا و پایین مخزن انجام میگیرد.

ترانسمیتر اختلاف فشار ، مانومتر، گیج فشار
 

کالیبراتور فشار

Pressure Calibrator

کالیبراتور های فشار جهت تست عملکرد صحیح تجهیزات اندازه گیری فشار شامل دستگاه  پرشر گیج و ترانسمیتر فشار ، و همچنین تنظیم دستگاه کاربرد دارد و بسته به نحوه عملکرد خود در انواع مختلفی  یافت میشود که از آن جمله کالیبراتور فشار پمپ دستی hand-held pressure pump،پنوماتیکی یا بادی،  کالیبراتور  پمپ فشار دستی هیدرولیکی

کالیبراتور فشار
 
 
تجهیزات بازرسی فنی و تستهای غیر مخرب NDT
شرکتهای صنعتی سازنده تجهیزات صنعتی
تجهیزات شرکت GE دستگاه های شرکت Lutron دستگاههای شرکت Hioki
تجهیزات شرکت Megger تجهیزات شرکت Olympus تجهیزات شرکت Fluke دستگاه های شرکت ST شرکت Testo
شرکت Nawoo دستگاه های شرکت ABB
شرکت Phynix تجهیزات شرکت AZ تجهیزات شرکت Kyoritsu
شرکت Kaise محصولات شرکت MagnaFlux
تجهیزات شرکت TES تجهیزات شرکت Elcometer
شرکتهای صنعتی سازنده تجهیزات صنعتی
شرکتهای صنعتی سازنده تجهیزات صنعتی


ضخامت سنج رنگ خودرو , تستر رنگ خودرو
دستگاه ها و تجهیزات تست و اندازه گیری صنعتی

فشار و تجهیزات اندازه گیری آن

فهرست مطالب:

فشار یکی از پارامترهای بسیار مهم در مبحث کنترل فرایند و ابزار دقیق میباشد . فشار کمیتی است ‫اسکالر و برابر است با نیروی عمود بر سطح در واحد سطح.

فشار با یکاهای مختلفی بیان می‌شود. یکای استاندارد ما در دستگاه SI پاسکال می‌باشد که برابر (1Pa = 1N/m2) می‌باشد. یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیروست که بر یک متر مربع سطح جسمی وارد می‌گردد. بهترین یکایی که می‌تواند مرجعی برای سایر یکاها بکار برده شود اتمسفر یا جو (Atmospher) است که به صورت فشار متوسط هوا در سطح دریا تعریف می‌شود. چون پاسکال یکای کوچکی برای فشار است معمولا از کیلو پاسکال (kpa) که برابر 1000 پاسکال است، استفاده میکنند. هر جو تقریبا برابر 100 kpa است. هواشناسان از واحد میلی بار استفاده می‌کنند که برابر یک دهم پاسکال است. از سایر واحدهای فشار می‌توان دین بر سانتیمتر مربع (dyn/cm2) یا torr را نام برد.

چون در اندازه گیری فشار در لوله U شکل از طول سنجی مایع جیوه به فشار سنجی پی می‌برند، واحد سانتیمتر جیوه (cmHg) نیز برای کمیت فشار به غلط مرسوم شده است.

دستگاه اندازه گیری فشار، دستگاه فشار سنج نام دارد.

انواع فشار:

دستگاه های فشار سنج قادر به اندازه گیری انواع فشار مختلف فشار ها به شرح ذیل هستند:

فشار مطلق (Absolute pressure) :

فشار سنج مطلق pressure gauge

فشار خلا را صفر مطلق نامیده و اگر فشار را نسبت به صفر مطلق اندازه‌‌گیری کنیم، آن را فشار مطلق یا Pabs  می‌‌نامیم. برهمین اساس است که می‌گوییم فشار مطلق در سطح دریا یک اتمسفر است. چنانچه قصد اندازه گیری فشار مطلق را داریم باید از دستگاه فشار سنج با قابلیت اندازه گیری Absolute Pressure استفاده کنیم.



فشار اتمسفر (Atmospheric air pressure) :

این نوع فشار، بیشترین کاربرد را در سطح زمین دارد که نام اختصاری آن Pamb است. فشار اتمسفر حاصل فشار لایه اتمسفری است که اطراف زمین را احاطه کرده. ارتفاع لایه اتمسفر حدود 500 Km است. مقدار این فشار به عواملی از جمله چگالی هوا، ارتفاع از سطح دریا، دمای هوا و سرعت وزش باد بستگی دارد. بیشترین مقدار فشار اتمسفری، در سطح دریا میباشد و در ارتفاعات بالا به شدت و به صورت تابع نمایی کاهش میابد.  فشار اتمسفر در سطح دریا در حدود 760mmHg است که این مقدار بسته به شرایط آب و هوایی تا 5 درصد تلرانس دارد. فشار اتمسفر در واحدهای دیگر به شرح زیر است:

760mm Hg = 14.7 Psi =1 Bar = 1Kgf/cm²

فشار اتمسفر با ارتفاع و شرایط آب و هوا تغییر می‌‌کند و آن را فشار بارومتریک نیز می‌‌گویند. به همین دلیل دستگاه های فشار سنج اتمسفر یا هوا را بارومتر یا Barometer نیز نامند.

چنانچه قصد اندازه گیری فشار اتمسفر را داریم باید از دستگاه فشار سنج با قابلیت اندازه گیری Atmospheric air Pressure استفاده کنیم.

فشار نسبی (gage pressures) :

فشار سنج پرشر گیج

اگر فشار را در مقایسه با فشار اتمسفر بسنجیم آن را فشار نسبی یا Pe می‌‌نامیم. بنابراین فشار نسبی در سطح دریا صفر و در عمق 2 متری آب 1962 پاسکال است. در مقیاس فشار مطلق و در کاربردهای معمولی مهندسی فشار منفی نداریم (مشابه درجه حرارت مطلق) ولی در مقیاس فشار نسبی با اعداد منفی هم سروکار داریم که از آن هم به عنوان مکش Vacum یاد می‌‌کنیم. رابطه بین فشار مطلق، فشار نسبی و فشار اتمسفر به شرح ذیل است:

Pabs=Pamb+Pe



فشارتفاضلی: (Differential pressure) :

گیج اختلاف فشار pressure gauge

هر گاه هدف ما اندازه گیری اختلاف فشار بین دو سیستم باشد باید از دستگاه فشار سنجی استفاده کنیم که دارای قابلیت Differential pressure Measuring باشند.



انواع فشار سنج ها

فشار سنجها  از لحاظ سیستم کاری دستگاه به دو دسته آنالوگ و دیجیتال قابل تقسیم بندی هستند. فشار سنج ها بر اساس مکانیزم کاریشان نیز به انواع مختلفی تقسیم میشوند که از آن جمله :

فشار سنج های مایعی یا مانومتری

فشار سنج مانومتری یا مانومتر

شکل شماتیک یک فشار سنج مانومتر در شکل نشان داده شده است.  ساختمان مانومتر ها که به فشار سنج های اولیه موسومند ، از شیشه ای محکم ساخته شده و صفحه ی آن ها بر حسب اینچ ، سانتی متر یا میلی متر مدرج شده و مایع درون آن ها معمولا آب یا جیوه می باشد

اصول کار این نوع فشار سنجها بر پایه رابطه زیر میباشد:

ΔP = P٢ − P١ = ρgh

در رابطه فوق ρ چگالی مایع مانومتر، g شتاب جاذبه و h ارتفاع مایع در شاخه نشاندهنده است.

برای اندازه گیری فشارهای بالا معمولا از سیالی با جرم مخصوص بزرگ مثل جیوه استفاده می شود و برای انداز هگیری فشارهای پایین و بمنظور ایجاد حساسیت بیشتر می توان از مایعات سبکتر مثل آب استفاده نمود. با ایجاد یک سیم پیچ به دور لوله نشان دهنده، میتوان آن را تبدیل به یک اندازه گیر فشار با خاصیت سلفی نمود.

مانومترها انواع زیادی دارند که گونه های عمده آن عبارتند از:

  • مانومتر یک شاخه ای (Single Leg Manometer)
  • مانومتر دو شاخه ای (V-Tube Manometer)
  • مانومتر مورب (Inclined Manometer)، این مانومتر حد تفکیک بهتری را فراهم می کند.

فشار سنج های ارتجاعی

از خاصیت تغییر شکل مواد در اثر فشار در ساخت فشارسنج های ارتجاعی استفاده می شود. فشار سنج های دیافراگمی، کپسول ها، لوله بوردن و دم ها (بلوز) چهار نمونه اصلی فشار سنج های ارتجاعی می باشند و مزیت عمده آنها سادگی، استحکام و دوام آنها است. نکته مهم در این فشار سنجها کیفیت آلیاژی است که در ساخت آن مورد استفاده قرار میگیرد.

اندازه گیرهای فوق بطور گسترده در صنایع نفت و گاز، کشتی ها و هواپیماها و سایر صنایع مورد استفاده قرار م یگیرند.

فشار سنج دیافراگمی(Diaphragm):

فشار سنجها

اصول کار یک فشار سنج دیافراگمی مطابق شکل زیر است. در اثر اعمال فشار بر صفحه A، سطح A تغییر شکل میدهد . سطح A هر چقدر بزرگ تر باشد تغییرات نیز محسوس تر و فشار سنج دارای حساسیت بیشتری خواهد بود. جنس دیافراگم را می توان فلز یا غیر فلز انتخاب نمود. لاستیک و چرم از انواع متداول دیافراگمهای غیر فلزی هستند. دیافراگم های غیر فلزی معمولا در ابعاد بزرگ ساخته میشوند و برای اندازه گیری فشارهای پایین تر مورد استفاده قرار م یگیرند.



فشار سنجهای کپسولی(Capsule):

فشار سنج ها

یک کپسول از دو دیافراگم فلزی تشکیل شده که به یکدیگر جوش شده اند. فضای بین دو دیافراگم با سیال تراکم ناپذیری با ویژگیهای مخصوص پر شده است. مخصوص پر شده است. در این حالت جابجایی ناشی از فشار، برابر مجموع جابجائی های کپسول ها می باشد و بدین ترتیب شیب فشار سنج افزایش مییابد.



فشار سنج لوله بوردن (Bourdon Tube):

گیج های فشار گیجهای فشار

لوله بوردن یک لوله به شکل دسته عصا میباشد ( حدود ٢٥٠ درجه )، که یک انتهای آن بسته و سر دیگر آن به سیالی که اندازه گیری فشار آن مد نظر است وصل است.  وقتی فشار به آن اعمال شود به دلیل تفاوت اندازه محیط بیرونی و درونی، تمایل به راست شدن پیدا می کند در این حالت اندازه تغییر وضعیت لوله متنالسب با فشار مورد اندازه گیری است. حرکت ناشی از انتهای آزاد از طریق یک مکانیسم عقربه ای که روی وجه جلویی ابزار اندازه گیری را می چرخاند. اندازه این چرخش عقربه درجه بندی می شود تا فشار نسبی خوانده شود.

حوزه اندازه گیری فشار سنج لوله بوردن بیشتر از فشار سنج های دیافراگم و کپسول می باشد و معمولا برای اندازه گیری فشارهای بالا مورد استفاده واقع میشود. در عمل ممکن است فشارسنج لوله بوردن برحسب کاربرد به صورتهای دیگر نیز ساخته شود. این فشار سنج در سال ١٨٥٢ توسط بوردن  اختراع گردید.



فشار سنج دم (بلوز) یا فشار سنج لوله فانوسی (Bellows Tube) :

لوله بوردن فشار سنج

دم یا بلوز ساختمانی شبیه به آکاردئون یا دم آهنگری دارد. ساختار آکاردئونی دم موجب انبساط آن در اثر اعمال فشار می شود و اندازه جابجائی متناسب با فشار مورد اندازه گیری است. رابطه فشار با باز و بسته شدن دم شبیه به رابط های است که در یک فنر وجود دارد و می توان آن را بصورت زیر نوشت:

X = Ks (PA)

در رابطه بالا، p فشار مورد اندازه گیری، A سطح دم و Ks ضریب دم یا ضریب فنری است.

از آنجاییکه فشار محیط خارج دم فشار اتمسفر م یباشد، بنابراین دم، فشار نسبی را اندازه گیری میکند. ساختمان کلی دم در شکل نشان داده شده است.



فشار سنج لوله ی حلقوی (Helical Tube):

فشار سنج لوله ی حلقوی (Helical Tube): نواری تو خالی که دارای یک گام طولی است و در اثر فشار تغییر شکل می دهد.

فشار سنج لوله ی حلزونی (Spiral Tube):

به صورت لوله ای که به دور خود چرخیده باشد است و حرکت آن نسبت به فشار در مقایسه با لوله یC  شکل بیشتر است.

فشار سنج های الکترونیکی

فشار سنج های مانومتری و ارتجاعی جزو روشهای آنالوگ میباشند و معمولا فشار اندازه گیری شده باید تبدیل به یک کمیتی الکتریکی بشود تا قابل استفاده در سیسیتم کنترل فرایند باشد. این امر استفاده از قطعات و اجزای اضافی و افزایش هزینه را به دنبال دارد و همچنین احتمال وارد شدن نویز و ایجاد خطا را افزایش میدهد. فشار سنج های الکتریکی علاوه بر مزایای خاص اندازه گیرهای الکتریکی، فشار را مستقیما به کمیتی الکتریکی تبدیل می نمایند و از این نظر صرفه جویی قابل ملاحظه ای در هزینه می شود و همچنین دقت اندازه گیری نیز افزایش می یابد. در این بخش چندین نمونه از فشار سنجهای الکتریکی معرفی می شود.

فشار سنجهای استرین گیج :

استرین گیج ها معرو فترین فشار سنجهای الکتریکی هستند و اساسًا برای اندازه گیری فشارهای بالا استفاده میشوند. شمای کلی این فشار سنج ها در شکل زیر دیده میشود. هرگاه بر جسمی نیرو وارد شود (کشش یا فشار) ، جسم در جهت نیرو تغییر طول میدهد. نسبت این تغییر طول به طول اولیه جسم، تنش گفته میشود.

σ = ΔL / L

دراین رابطهΔL تغییر طول، L طول اولیه و σ تنش است. قانون هوک رابطه تنش با نیروی فشار را بیان میکند:

P= F/A = σY = σ ΔL / L

در این رابطه Y ضریبی است که به آن مدول یانگ گفته میشود. با توجه به این رابطه میتوان تغییر طول ناشی از اعمال نیرو به جسم را محاسبه نمود.

از طرفی مقاومت الکتریکی یک جسم با ابعاد و ویژگیهای الکتریکی آن جسم بصورت زیر رابطه دارد:

R= ρ L/A

در این رابطه ρ ضریب مقاومت مخصوص جسم، L طول و A سطح مقطع جسم است. این رابطه نشان می دهد که هرگاه طول جسم افزایش با مقطع آن کاهش  یابد مقاومت الکتریکی جسم افزایش مییابد.

در استرین گیجها برای نشان دادن تغییرات مقاومت در اثر تغییر طول ، ضریبی به نام فاکتور گیج تعریف میشود که بصورت زیر بیان میشود:

ابزار دقیق

در این رابطه R و L به ترتیب مقاومت و طول جسم در حالت آزاد یعنی حالت بدون اعمال نیرو هستند. فاکتور گیج در استرین گیج های صنعتی حدود ٢ می باشد به این معنی که اگر طول جسم به انداز 1 درصد تغییر کند، مقاومت آن به اندازه 2 درصد تغییر خواهد کرد. برای تبدیل تغییرات مقاومت الکتریکی به سینگال الکتریکی (ولتاژ یا جریان)  معمولا از مدار پل وتسون استفاده

استرین گیج ها را معمولا از سیم هایی با جنس مس نیکل می سازند و به صورت زیکزاکی روی پلاستیک های مقاومی می چسبانند. ابعاد ان ها از چند میلی متر مربع تا چند سانتی متر مربع است و دارای مقاومتی از چند ده تا چند هزارم اهم می باشند. برای جلو گیری از اثر تغییرات درجه حرارت ، معمولا استرین گیج کمکی در جهت عمود بر استرین گیج اصلی و در نزدیکی آن قرار می دهند

استرین گیج


فشار سنجهای خازنی یا ظرفیتی:

فشار سنج خازنی

ظرفیت یک خازن از رابطه زیر بدست می آید:

C= εA/x

در این رابطه  A سطح جوشنها، X فاصله جوشنها از یکدیگر و ε ضریب دی الکتریک خازن است. تغییر هر یک از این اجزا موجب تغییر ظرفیت خازن میگردد.

در اندازه گیرهای خازنی، اغلب فشار مورد اندازه گیری به جابجایی و تغییر فاصله جوشن ها تبدیل می شود و تغییر فاصله جوشن ها نیز منجر به تغییر طرفیت خازن میگردد.  تغییر ظرفیت نیز معمولا توسط یک پل AC و یا یک مدار اسیلاتور تبدیل به ولتاژ یا فرکانسی متناسب با فشار میگردد. شکل زیر  یک  فشارسنج  خازنی را نشان می دهد.  در این فشار سنج ها،  فشار موجب جابجایی دیافراگم می شود و جابجائی دیافراگم نیز فاصله بین دو جوش و نهایتا ظرفیت خازن را تغییر میدهد.



فشار سنج های پیزو الکتریکی:

فشار سنج ها pressure gauge پرشر گیج

عناصر پیزوالکتریک عناصری با قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و بر عکس میباشند. مطابق شکل، هرگاه یک عنصر پیزو الکترویک مانند کوارتز تحت فشار  قرار گیرد ، دستگاه میلی ولتمتر ولتاژی متناسب با فشار را نشان خواهد داد. از این خاصیت برای اندازه گیری فشار میتوان استفاده کرد.