بارق - ترانسمیتر فشار چیست؟ بررسی تحول و کاربردهای صنعتی

تکامل ترانسمیترهای فشار:

توسعه فناوری اندازه‌گیری فشار طی سال‌ها با پیشرفت‌های علم مواد، الکترونیک و فن‌آوری حسگرها دستخوش تحولات چشمگیری شده است. تکنیک‌های اندازه‌گیری فشار اولیه بر گیج‌ها و مانومترهای مکانیکی متکی بودند که دقت محدودی را ارائه می‌کردند و نیاز به کالیبراسیون دستی داشتند. با ظهور ابزار دقیق الکتریکی و حسگرهای حالت جامد، فرستنده‌های فشار به عنوان دستگاه‌های پیچیده‌ای که قادر به اندازه‌گیری دقیق و قابل اعتماد فشار در زمان واقعی بودند، ظاهر شدند.

اصول عملیات:

فرستنده های فشار بر اساس اصل تبدیل فشار مکانیکی به سیگنال الکتریکی متناسب با فشار اعمال شده کار می کنند. این دستگاه‌ها از عناصر حسگر مختلفی مانند فشار سنج، سنسورهای پیزومقاومت، حسگرهای خازنی و کریستال‌های پیزوالکتریک برای تشخیص تغییر شکل‌های ناشی از فشار یا تغییرات در خواص الکتریکی استفاده می‌کنند.

ترانسمیترهای فشار سنج:

ترانسمیترهای فشار سنج از عناصر حساس به کرنش متصل به دیافراگم انعطاف پذیر یا عنصر حسگر استفاده می کنند. هنگامی که فشار روی دیافراگم وارد می شود، تغییر شکل مکانیکی می یابد و باعث تغییر در مقاومت گیج های فشار می شود. با اندازه‌گیری این تغییرات مقاومت با استفاده از مدارهای پل وتستون، فرستنده‌های گیج فشار یک سیگنال ولتاژ یا جریان خروجی متناسب با فشار اعمال شده تولید می‌کنند.

ترانسمیترهای فشار پیزورزیستیو یا پیزومقاومتی:

ترانسمیترهای فشار پیزورزیستیو از حسگرهای نیمه هادی با عناصر پیزومقاومتی استفاده می کنند که مقاومت را در پاسخ به تنش یا کرنش مکانیکی تغییر می دهند. این حسگرها از یک دیافراگم سیلیکونی با فشار سنج‌های پیزومقاومتی تشکیل شده‌اند که روی سطح آن پخش می‌شوند. هنگامی که تحت فشار قرار می گیرد، دیافراگم تغییر شکل می دهد و باعث تغییر در مقاومت عناصر پیزورزیو می شود. با اندازه گیری این تغییرات مقاومتی، فرستنده های فشار پیزومقاومتی یک سیگنال خروجی تولید می کنند که نشان دهنده فشار اعمال شده است.

ترانسمیترهای فشار خازنی:

فرستنده‌های فشار خازنی از حسگرهای خازنی برای اندازه‌گیری تغییرات در خازن ناشی از جابجایی دیافراگم انعطاف‌پذیر یا عنصر حسگر تحت فشار استفاده می‌کنند. این حسگرها از دو صفحه موازی تشکیل شده اند که توسط یک ماده دی الکتریک از هم جدا شده اند و فاصله بین صفحات در پاسخ به فشار اعمال شده متفاوت است. با تغییر فاصله، ظرفیت حسگر به طور متناسب تغییر می‌کند و به فرستنده‌های فشار خازنی اجازه می‌دهد تا فشار اعمال شده را بر اساس تغییرات خازنی تشخیص داده و کمیت کنند.

انواع ترانسمیترهای فشار

1. ترانسمیترهای فشار مطلق:

ترانسمیترهای فشار مطلق فشار را نسبت به یک مرجع خلاء کامل یا فشار صفر مطلق اندازه گیری می کنند. این فرستنده‌ها معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌شوند که در آن اندازه‌گیری فشار باید تغییرات فشار اتمسفر را در نظر بگیرد، مانند اندازه‌گیری ارتفاع، سیستم‌های خلاء و پایش فشار هوا.

2. ترانسمیترهای فشار سنج:

ترانسمیترهای گیج فشار را نسبت به فشار اتمسفر یا فشار مرجع از پیش تعریف شده اندازه گیری می کنند. این فرستنده ها به طور گسترده در فرآیندهای صنعتی، سیستم های HVAC و کاربردهای پنوماتیک برای نظارت بر فشار در یک سیستم یا مخزن بسته استفاده می شوند.

3. ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل:

ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل اختلاف فشار بین دو منبع فشار یا نقطه مجزا در یک سیستم را اندازه گیری می کنند. این فرستنده‌ها در کاربردهای اندازه‌گیری جریان، اندازه‌گیری سطح و کنترل فشار استفاده می‌شوند، جایی که اختلاف فشار اطلاعات ارزشمندی در مورد نرخ جریان سیال، سطح مخزن و شرایط فرآیند ارائه می‌دهد.

4. ترانسمیترهای فشار مهر و موم شده:

ترانسمیترهای فشار مهر و موم شده، همچنین به عنوان فرستنده فشار گیج مهر و موم شناخته می شوند، فشار را نسبت به فشار مرجع مهر و موم شده در محفظه فرستنده اندازه گیری می کنند. این فرستنده‌ها در مقایسه با فرستنده‌های فشار سنج، دقت و پایداری بهتری را ارائه می‌دهند، زیرا کمتر در برابر تغییرات فشار اتمسفر حساس هستند.

کاربرد ترانسمیترهای فشار

- کنترل فرآیند صنعتی:

فرستنده های فشار نقش مهمی در کنترل فرآیندهای صنعتی و سیستم های اتوماسیون برای نظارت و تنظیم فشار در خطوط لوله، مخازن، راکتورها و کشتی ها ایفا می کنند. این فرستنده ها در صنایعی مانند نفت و گاز، فرآوری شیمیایی، داروسازی و تولید مواد غذایی و آشامیدنی برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد تجهیزات فرآیند استفاده می شوند.

- تهویه مطبوع و اتوماسیون ساختمان:

فرستنده‌های فشار در سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) و سیستم‌های اتوماسیون ساختمان برای نظارت بر فشار هوا و سیال در کانال‌ها، لوله‌ها و تجهیزات HVAC استفاده می‌شوند. این فرستنده‌ها به حفظ جریان هوا، اختلاف فشار و کنترل دما در ساختمان‌های تجاری و مسکونی کمک می‌کنند و راحتی ساکنین و کارایی انرژی را تضمین می‌کنند.

- هوافضا و هوانوردی:

در کاربردهای هوافضا و هوانوردی، از فرستنده های فشار برای اندازه گیری فشار هوا، ارتفاع و فشار کابین در سیستم های هواپیما استفاده می شود. این فرستنده‌ها داده‌های حیاتی را برای ابزار دقیق پرواز، سیستم‌های ناوبری و نظارت بر سلامت هواپیما فراهم می‌کنند و امکان عملکرد ایمن و قابل اعتماد هواپیما را در شرایط مختلف پرواز فراهم می‌کنند.

- مهندسی خودرو:

فرستنده‌های فشار در مهندسی خودرو برای اندازه‌گیری و کنترل فشار سوخت، فشار روغن موتور و فشار باد تایر در خودروها کاربرد دارند. این فرستنده ها در سیستم های مدیریت موتور، سیستم های تزریق سوخت و سیستم های نظارت بر فشار باد تایر (TPMS) برای بهینه سازی عملکرد موتور، بهره وری سوخت و ایمنی خودرو یکپارچه شده اند.

- پایش محیط زیست:

فرستنده‌های فشار در پایش محیطی و کاربردهای هواشناسی برای اندازه‌گیری فشار اتمسفر، الگوهای آب و هوا و داده‌های اقیانوس‌شناسی استفاده می‌شوند. این فرستنده ها در ایستگاه های هواشناسی، شبکه های نظارت محیطی و شناورهای اقیانوس شناسی برای جمع آوری داده ها برای پیش بینی آب و هوا، تحقیقات آب و هوا و مدیریت زیست محیطی مستقر می شوند.

پیشرفت های اخیر در فناوری ترانسمیتر فشار

ترانسمیترهای فشار بی سیم:

پیشرفت‌ها در فناوری‌های ارتباط بی‌سیم منجر به توسعه فرستنده‌های فشار بی‌سیم شده است که قادر به انتقال داده‌های اندازه‌گیری فشار به صورت بی‌سیم به سیستم‌های نظارت و کنترل از راه دور هستند. این فرستنده‌ها نیاز به اتصالات سیمی را از بین می‌برند و امکان نصب و ادغام انعطاف‌پذیر در پلتفرم‌های اتوماسیون و اینترنت اشیاء موجود را فراهم می‌کنند.

ترانسمیترهای فشار مینیاتوری:

ترانسمیترهای فشار مینیاتوری با ابعاد فشرده و دقت بالا برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری فشار در فضاهای محدود یا با فضای نصب محدود دارند، ساخته شده‌اند. این فرستنده‌ها قابلیت‌های اندازه‌گیری دقیقی را ارائه می‌دهند و می‌توانند در دستگاه‌های قابل حمل، ابزار پزشکی و حسگرهای اینترنت اشیا برای کاربردهای سنجش فشار و نظارت ادغام شوند.

ترانسمیترهای فشار هوشمند:

فرستنده‌های فشار هوشمند مجهز به ریزپردازنده‌های پیشرفته و رابط‌های دیجیتال، نظارت، تشخیص و کالیبراسیون عملکرد اندازه‌گیری فشار را در زمان واقعی امکان‌پذیر می‌سازند. این فرستنده ها دارای هوش داخلی برای تشخیص خود، تشخیص خطا و پردازش سیگنال تطبیقی هستند که دقت، قابلیت اطمینان و قابلیت استفاده را در کاربردهای حیاتی افزایش می دهد.

ترانسمیترهای فشار از راه دور:

فرستنده های فشار از راه دور با قابلیت های ارتباطی از راه دور برای کاربردهایی که نیاز به اندازه گیری فشار در محیط های از راه دور یا خطرناک دارند، توسعه یافته اند. این فرستنده ها دارای محفظه های قوی و پروتکل های ارتباطی بی سیم هستند که امکان نظارت و کنترل از راه دور داده های اندازه گیری فشار را در فواصل طولانی فراهم می کند.

نتیجه:

در نتیجه، ترانسمیترهای فشار نقشی حیاتی در کاربردهای مهندسی متنوع ایفا می‌کنند و اندازه‌گیری دقیق و قابل اعتماد فشار را در صنایع و بخش‌های مختلف فراهم می‌کنند. با پیشرفت‌های فناوری حسگر، الکترونیک و ارتباطات بی‌سیم، فرستنده‌های فشار تکامل یافته‌اند تا دقت، پایداری و عملکرد بهتری را در محیط‌ها و برنامه‌های کاربردی ارائه دهند. با درک اصول عملکرد، انواع، کاربردها و پیشرفت‌های اخیر در فناوری فرستنده فشار، مهندسان و متخصصان می‌توانند از این دستگاه‌های همه کاره برای افزایش ایمنی، کارایی و عملکرد در طیف وسیعی از فرآیندهای مهندسی و صنعتی استفاده کنند.