سبد خرید خالی
کالاتجهیز - برچسب: فشار سنج
چهارشنبه, 31 شهریور 1395 12:51

فشارسنج/ خلاءسنج

فشارسنج/ خلاءسنج


فشار سنج يا خلاء سنج به وسايله ای می گویند كه براي اندازه گيري فشار استفاده مي شود. تكنيكهاي زيادي براي اندازه گيري فشار و خلاء وجود دارد. مانومتر معمولاً به وسايل اندازه گيري ای كه فشارهاي نزديك فشار اتمسفر را اندازه گيري مي كنند و همچنین
در اغلب موارد به وسايل هيدرواستاتيكي كه در آنها ستوني از مايع وجود دارد اطلاق مي شود.


به علت مطلق نبودن کمیت فشار ، هميشه مقدار آن را نسبت به يك فشار مرجع مشخص مي كنند. به عنوان نمونه فشار تاير يك اتومبيل نسبت به فشار اتمسفر سنجيده مي شود. دربعضی موارد، فشار نسبت به فشار خلاء مورد سنجش قرار می گیرد. تقسیم بندی  فشار خلاء معمولا به سه پله فشار خلاء پايين، فشار خلاء بالا و فشار خلاء خيلي بالا (تا حدود ۱۱-۱۰ ميلي بار) انجام می گیرد. رسيدن به خلاء مطلق (صفر ميلي بار) بسيار دشوار است.


اندازه گيري فشار به سه شکل است:


1-      فشار مطلق : فشاريست كه برمبناي خلاء كامل اندازه گيري شود و خلاء كامل بعنوان مرجع اندازه گيري يا صفر مبنا درنظر گرفته مي شود


2-      فشار سنجش : فشاريست كه برمبناي فشار اتمسفر سنجيده مي شود و فشار اتمسفر بعنوان مرجع اندازه گيري يا صفر مبنا درنظر گرفته ميشود.


3-      اختلاف فشار: به اختلاف فشار بين دو نقطه گفته می شود

بنابراين فشار سنجش برابراست با فشار مطلق منهاي فشار اتمسفر يا به عبارتی فشار مطلق جمع جبري فشار مطلق و فشار اتمسفر است:

Absolute Pressure= Gauge pressure + atmospheric pressure

فشار لاستيك اتومبيل و فشار خون جانداران ازنوع فشار سنجش است درحاليكه فشار اتمسفر و دستگاههاي اندازه گيري ارتفاع  كه براساس فشار اتمسفر ارتفاع را تعيين مي كنند، از نوع مطلق هستند (هرچه ارتفاع بيشتر شود فشار اتمسفر كمتر مي شود).
از اختلاف فشار نيز در صنعت بطور گسترده براي اندازه گيري استفاده مي شود. اين وسايل داراي دو ورودي براي اعمال فشار فرايند تحت اندازه گيري هستند و بصورتي مكانيكي اختلاف فشار رياضي را اندازه گيري مي كنند. معمولا از اين روش بيشتر براي تعيين مقدار جريان مواد يا سيال در يك مسير مثلا لوله استفاده ميشود.
اغلب در بيان مقدار فشار خلاءهاي مياني ، بسته به اينكه بر مبناي فشار مطلق يا فشار سنجش بخواهد بيان شود ابهام پيش مي آيد. دليل آن اينست كه چون خلاء هميشه كمتر از فشار اتمسفر است، بنابراين برخلاف فشار مطلق كه هميشه مقداري مثبت دارد، فشار سنجش براي خلاء مقدارش منفي ميشود، ولي معمولأ آنرا بصورت مثبت بيان ميكنند.
بطور مثال اگر فشار اتمسفر در دماي 20درجه سلسيوس 101.325 Kpa تعيين شده باشد ، آنگاه فشار سنجش 80 Kpa معادل با فشار مطلق 21.325 Kpa (101.325-80=21.325) خواهد شد.
معمولأ فشار اتمسفر در سطح دريا 100Kpa در نظر گرفته ميشود ولي مقدار آن با ارتفاع و شرايط آب و هوايي تغيير ميكند. بهمين دليل عليرغم اينكه اگر فشار مطلق سيالي ثابت بماند ، ولي فشار سنجش آن با تغيير فشار اتمسفر تغيير ميكند.بهمين دليل وقتي يك اتومبيل به سمت ارتفاعات ميرود و فشار اتمسفر كم ميشود ، در همان حال فشار سنجش آن زياد ميشود.
در بسياري از دستگاههاي اندازه گيري فشار،  بجاي اينكه مرجع اندازه گيري فشار سنجش (صفر مرجع) مقدار واقعي فشار اتمسفر در نظر گرفته شود ، فشار اتمسفر را مقداري ثابت فرض كرده (بطور مثال  100 Kpa يا  101.325 Kpa) و بقيه اندازه گيريها را نسبت به آن انجام ميدهند، بهمين دليل اين قبيل دستگاهها در ارتفاعات زياد ممكن است به درستي كار نكنند.

در بسياري از موارد با استفاده از ترانسميترهاي (ديفرانسيلي) فشار ، اندازه گيري ها بسادگي نسبت به فشار اتمسفر واقعي انجام ميشود. بطور مثال در ترانسميترهاي فشار كه از ديافراگم استفاده ميكنند، يكي از دو طرف ديافراگم ( اصطلاحأ طرف منفي آن) از طريق يك لوله يا يك سوراخ تعبيه شده با محيط بيرون در ارتباط است و فشار اتمسفر و تغييرات آنرا حس ميكند و طرف ديگر ديافراگم به فشار تحت اندازه گيري متصل است ،  فشار سنجش را بصورت درستي اندازه گيري ميكند. به همين دليل اگر ورودي اندازه گيري فشار اين وسايل بطور آزاد در معرض هواي محيط قرار گيرد ، خروجي آنها صفر را نشان ميدهد.
در عوض در كاربردهاي فشار بالا  طرف منفي را ميتوان كاملأ بست و آنرا از محيط بيرون ايزوله كرد و اجازه اعمال تغييرات فشار اتمسفر در فشار اندازه گيري شده را نداد. اينكار درفشارهاي بالا كه تغييرات فشار اتمسفر نسبت به مقدار فشار تحت اندازه گيري مقدار كوچك و قابل صرف نظري دارد و بنابراين درستي اندازه گيري را خراب نميكند كاملا توجيه فني دارد ، درحاليكه در اندازه گيريهاي فشار پايين و در حد فشار اتمسفر توجيهي ندارد. اين وسايل هيچگاه صفر را به درستي اندازه گيري نميكنند زيرا فشار اتمسفر تغيير ميكند ولي يكي از وروديهاي آنها كاملا بسته و فشار آن روي يك فشار ثابت (بطور مثال 1bar يا 100Kpa) تثبيت و آب بندي شده است.


سازندگان وسايل اندازه گيري فشار براي فراهم كردن امكان اندازه گيري فشار مطلق ، در يكي از طرفهاي ديافراگم موجود در ترانسميتر فشار يا فشار سنج، خلاء كامل برقرار و آنرا بطور آب بندي شده اي مي بندند و با اينكار يك حسگر فشار مطلق ساخته ميشود. در اين صورت اگر آن طرفي از ديافراگم كه وظيفه اندازه گيري فشار  را دارد در محيط آزاد (هواي آزاد) قرار داده شود، يك وسيله اندازه گيري فشار اتمسفر يا بارومتر ساخته شده است.

منتشر شده در مقالات فشار (pressure)

و کاربرد آن( Manometer)انواع مانومتر


مانومتر(manometer) یکی از دستگاه هایی است که جهت اندازه گیری فشار بکار می رود، مانومتر در حقیقت  فشار سنجی است که با آن فشار گاز محبوس در یک ظرف را اندازه گیری می کنند. لوله بروردون مهمترین عامل اندازه گیری فشار و یکی از قسمت های اصلی مانومتر می باشد که  مقطع آن تقریبا شبیه به بیضی(به شکل C) ساخته شده که یک طرف آن مسدود بوده و طرف دیگر آن به نقطه فشار وصل می شود. فشار سنج های نوع بوردون از 30 تا 50000 پوند بر اینچ مربع را اندازه می گیرد. فشار وارده باعث می شود نوک آزاد لوله بوردون حرکت کند و این حرکت بوسیله سیستم اهرم به چرخ دنده و عقربه منتقل می شود و عقربه روی صفحه فشار را نشان می دهد.
مانومتر U شکل یکی دیگر از انواع  مانومترها است که به صورت یک لوله U شکل است ، یک سر آن باز و سر دیگر آن به ظرف دارای گاز متصل است.  جیوه یا مایع های دیگر را می توان در این لوله ریخت. دو شاخه لوله، ارتفاع جیوه یکسان دارد اما ارتفاع جیوه در لوله با باز شدن شیر ظرف و ورود گاز به درون آن،  تغییر می کند و  فشار گاز با توجه به آن اندازه گیری می شود.
    برای اندازه گیری سایر متغیرها نظیر دبی سیال/ گاز، سرعت، سطح مایع و ارتفاع،مانومتر ها  می توانند به طور غیر مستقیم بکار روند.
    واحد استاندارد فشار در دستگاه SI پاسکال می باشد که برابر 1Pa=1N/m2 می باشد یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیروست که بر یک متر مربع سطح جسمی وارد میگردد.
مانومترهای  لوله بوردون (Bourdon-manometer) برای اندازه گیری طیف وسیعی از اختلاف فشارها به کار می رود (حدود 700 مگا پاسکال). به دلیل بلند بودن طول لوله مانومتر و سایر ملاحظات عملی، برای اندازه گیری فشار های زیاد در تبرید به کار برده می شوند.مکانیسم این فشار سنج را در شکل زیر ملاحظه می کنید.

manometr1

لوله بوردون از یک لوله فلزی خمیده بیضوی تشکیل شده است که با افزایش فشار سیال تمایل به باز شدن داشته و با کاهش فشار انحنای بیشتری می یابد. تغییرات انحنا از طریق یک سیستم چرخ دنده ای به عقربه منتقل می شود. جهت و مقدار حرکت عقربه به جهت و مقدار تغییر انحنای لوله بستگی دارد. فشار سنج های بوردون برای اندازه گیری فشارهای بیشتر و کمتر از اتمسفر به کار می روند.
از مانومتر U شکل می توان برای اندازه گیری فشار، خلاء یا اختلاف فشار بین دو نقطه استفاده کرد. این روش از جمله ساده‌ترین و در عین حال دقیق ترین روش های اندازه‌گیری فشار است. معمولا از این روش در مواردی که نیاز به مشاهده فشار توسط اپراتور به صورت محلی باشد استفاده می شود.


انواع فشارسنج ها با توجه به نوع فشار

سنسورهای فشار می‌توانند براساس بازه اندازه‌گیری، بازه دمای عملکرد و از همه مهمتر نوع فشار اندازه‌گیری طبقه‌بندی شوند. با توجه به نوع فشار، فشارسنج‌ها، به ۵ دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

سنسور فشار مطلق

این سنسور فشار یک نقطه نسبت به خلأ کامل (۰ psi) را اندازه می‌گیرد. فشار اتمسفریک ۱۰۱٫۳۲۵ KPa (یا ۱۴٫۷psi) در سطح دریا نسبت به خلأ است.


سنسور فشار گیج Gauge

این سنسور در کاربردهای متفاوتی استفاده می‌شود زیرا می‌تواند برای اندازه‌گیری فشار یک نقطه نسبت به فشار اتمسفریک در نقطه دیگر کالیبره شود. گیج فشار تایر مثالی از نشانگر فشار گیج است. هنگامی که گیج فشار تایر مقدار 0 psi را می‌خواند فشار داخل تایر ۱۴٫۷ psi است. یعنی برابر با فشار اتمسفر.


سنسور فشار خلأ

این سنسور برای اندازه‌گیری فشار کمتر از فشار اتمسفر در نقطه‌ای مشخص استفاده می‌شود. مرجع سنسور خلأ در صنعت متفاوت است که ممکن است موجب اشتباه شود؛ فشار نسبت به فشار اتمسفر (مانند اندازه‌گیری فشار گیج منفی) و نیز فشار نسبت به فشار خلأ .

سنسور فشار تفاضلی

این سنسور تفاضل بین فشار ۲ یا چند نقطه را که به عنوان ورودی معرفی می شوند اندازه می گیرد. برای مثال اندازه گیری افت فشار در فیلتر روغن. فشار تفاضلی هم چنین برای اندازه گیری دبی یا سطح در مخازن به کار می رود.

سنسور فشار مهرشده ( sealed )


این سنسور همانند سنسور گیج فشار است با این تفاوت که از قبل توسط سازنده برای اندازه گیری فشار نسبت به فشار سطح دریا کالیبره شده است.

MANOOکاربرد مانومترها


اندازه‌گیری فشار

این کاربرد، کاربرد اصلی سنسورهای فشار است که در مواردی از جمله تجهیزات هواشناسی، هواپیما، اتومبیل و سایر وسایلی که در آن‌ها فشار کارایی دارد به کار می‌رود.


اندازه‌گیری ارتفاع از سطح دریا

کاربرد آن در هواپیما، موشک، ماهواره، بالن‌های هواشناسی و غیره می‌باشد. در تمامی این کاربردها از رابطه بین تغییرات فشار با ارتفاع نسبت به سطح دریا استفاده می‌شود.


اندازه‌گیری جریان

می‌توان با کمک اثر ونتوری و رابطه اش با فشار، جریان را اندازه گرفت. اختلاف فشار بین دو بخش یک تیوب نتوری (با قطرهای دهانه مختلف) اندازه‌گیری می‌شود. این اختلاف فشار، با سرعت جریان گذرنده از تیوب رابطه مستقیم دارد. از آنجا که این اختلاف فشار نسبتاً کوچک است از سنسور فشار با بازه کم استفاده می‌شود.


اندازه‌گیری ارتفاع / عمق

می‌توان از سنسور فشار برای اندازه گیری ارتفاع سطح مایع استفاده کرد. معمولاً از این تکنیک برای اندازه‌گیری مکان جسم غوطه ور در آب (مانند غواص‌ها، زیر دریایی‌ها) و یا ارتفاع سطح مایع درون یک مخزن (مانند مایع داخل برج آب) استفاده می‌شود.


آزمایش نشتی

می‌توان با اندازه‌گیری افت فشار، نشتی سیستم را به دست آورد. روش‌های متداول برای این منظور، دو روش هستند:
1) مقایسه فشار سیستم با فشار سیستمی با نشتی معلوم و استفاده از این اختلاف فشار.
 2) اندازه‌گیری فشار و بررسی تغییرات آن در طول یک بازه زمان.

منتشر شده در مقالات فشار (pressure)