DSO cover 1

دسته‌بندی انواع ترانسمیتر فشار

اگر شما هم به دنبال خرید ترانسمیتر فشار برای اندازه­‌گیری فشار فرآیند موردنظرتان هستید، متوجه خواهید شد که انواع مختلفی از سنسورهای فشار در بازار وجود دارد. ترانسمیتر فشار خازنی، سنسور فشار MEMS، ترانسمیتر فشار مطلق، ترانسمیتر فشار دیفرانسیل، ترانسمیتر فشاردیافراگمی، ترانسمیتر فشار 10 بار و موارد دیگر از انواع سنسورهای سنجشی موجود در بازار هستند.

بنابراین در این مطلب به انواع مختلف ترانسمیتر‌های فشار بر اساس ماهیت عملکردشان می­پردازیم. امیدواریم با خواندن این مطلب بتوانید درک اولیه­‌ای از ترانسمیترهای فشار صنعتی و انواع آنها به دست آورید.

قبل از ادامه برای درک بهتر دسته‌بندی‌های انواع ترانسمیتر فشار بهتر است مقاله ترانسمیتر فشار چیست؟ را از بایگانی مقالات مطالعه فرموده و با دید بهتری این مقاله را دنبال کنید.

معرفی و بررسی ترانسمیتر فشار

ترانسمیتر فشار ابزاری است که فشار یک سیال (مانند گاز یا مایع) را به خروجی سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. علاوه بر اندازه­‌گیری و نمایش مقادیر فشار در زمان واقعی، سیگنال‌های خروجی توسط ترانسمیتر فشار (4-20 میلی آمپر، 0-5 ولت) می‌توانند برای نشان دادن ابزارهای ثانویه مانند آلارم، کنترلر و تنظیم کننده‌ها استفاده شوند.

در سیستم‌های کنترل صنعتی، ترانسمیترهای فشار بسیار مهم هستند. به طور گسترده در فرآیندهای مختلف صنعتی مانند تصفیه آب در کارخانه‌های تصفیه، تولید مواد خام شیمیایی، پالایش فاضلاب، تولید مواد غذایی، ایستگاه‌های پمپاژ و غیره استفاده می‌شود.

دسته‌بندی سنسور ترانسمیترهای فشار

ترانسمیترهای فشار موجود در بازار به لحاظ ظاهری تفاوت چندانی باهم ندارند. اساس تقسیم‌بندی این ابزاردقیق بر مبنای ماهیت عملکردی­شان در نحوه اندازه­‌گیری است که توسط سنسورهای فشار صورت می­گیرد. در ادامه به انواع مختلف اصول اندازه‌گیری سنسورهای فشار، مزایا و معایب هر کدام از آن‌ها خواهیم پرداخت.

ترانسمیتر خازنی (Metal capacitive) :

در سنسور فشار خازنی از لایه‌نازک فیلم فلزی به‌عنوان عنصر حسگر استفاده می‌شود. ترانسمیتر فشار ویکا از بهترین و پرکاربرد‌ترین انواع ترانسمیتر خازنی موجود در بازار می‌باشد. هنگامی که غشا تحت‌فشار قرار می‌گیرد و تغییر شکل می‌دهد، مدار بادقت بالا این تغییر شکل کوچک را به یک سیگنال ولتاژ خطی که متناسب با فشار و متناسب با ولتاژ تحریک است، تبدیل می‌کند. سپس یک تراشه اختصاصی برای تبدیل این سیگنال ولتاژ به سیگنال جریان استاندارد صنعتی در حدود 4 الی20 میلی آمپر و یا سیگنال ولتاژ 1 تا 5 ولتی استفاده می‌شود.

ترانسمیتر سرامیکی (Ceramic type) :

در یک ترانسمیتر سنسور سرامیکی با استفاده از اثر پیزوالکتریک مواد سرامیکی، فشار باعث تغییر شکل لایه سرامیکی می‌شود. به دلیل اثر پیزومقاومتی، وریستور به پل وتستون (پل مداربسته) متصل می‌شود. این مقاومت پل یک سیگنال ولتاژ خطی تولید می‌کند که متناسب با فشار و متناسب با ولتاژ تحریک است.

در شکل زیر مزایا و معایب انواع سنسور ترانسمیتر‌های خازنی، سرامیکی و سیلیکون دفیوز را جمع‌آوری کرده‌­ایم. همچنین تصویری از یک مدل رایج موجود در بازار برای هر نمونه سنسور در این شکل قرار داده شده است.

 

دسته‌بندی انواع ترانسمیتر فشار

 

ترانسمیتر سیلیکون دفیوز (Diffused silicon) :

در سنسور ترانسمیتر فشار سیلیکون دفیوز، فشار محیط اندازه‌­گیری شده مستقیماً روی دیافراگم سنسور تأثیر می‌گذارد و باعث می‌شود دیافراگم یک جابه‌جایی کوچک متناسب با فشار متوسط ایجاد کند. از مدار وتستون برای تغییر مقدار مقاومت سنسور و تبدیل سیگنال اندازه‌­گیری به خروجی استاندارد استفاده می‌شود. در دمای اتاق، ضریب حساسیت سیلیکون پخش شده 5 برابر سرامیک است و معمولاً در زمینه‌های اندازه­‌گیری بادقت بالا استفاده می‌شود.

ترانسمیتر سیلیکون تک کریستالی (Monocrystalline silicon) :

در این نوع، از سیلیکون تک کریستال به‌عنوان عنصر الاستیک استفاده می­شود. هنگامی‌که فشار تغییر می‌کند،جالب است که بدانید در اکثر مدل‌های ترانسمیتر فشار یوکوگاوا ، از این سنسور استفاده شده است. سیلیکون تک کریستال کرنش ایجاد می‌کند و باعث می‌شود که مقاومت کرنشی که مستقیماً روی آن اثر دارد، متناسب با فشار اندازه­‌گیری شده تغییر کند و سپس ولتاژ خروجی مربوطه به دست آید. ترانسمیترهای فشار سیلیکون تک کریستالی دقیق‌­ترین حسگرها در عملیات صنعتی هستند و نسخه ارتقا یافته سیلیکون دفیوز به‌حساب می‌­آیند.

ترانسمیتر سافایر (Sapphire) :

با استفاده از پایداری بالای مواد سافایر، فشار را می‌توان حتی در شرایط سخت و تهاجمی اندازه‌­گیری کرد. ترانسمیتر سافایر به تغییرات دما حساس نیست و حتی در شرایط دمای بالا نیز از عملکرد خوبی برخوردار است. مواد سافایر دارای مقاومت بسیار قوی در برابر تشعشع هستند و می‌توانند به طور معمول تحت سخت­ترین شرایط فرآیندی کار کنند.

ترانسمیتر اسپترینگ (Sputtering film) :

فناوری اسپترینگ برای تشکیل یک پل وتستون پایدار بر روی غشای فولاد ضدزنگ الاستیک استفاده می‌شود. هنگامی که فشار محیط اندازه­‌گیری شده روی دیافراگم فولاد ضدزنگ الاستیک اثر می‌کند، پل وتستون در طرف دیگر، سیگنال خروجی الکتریکی متناسب با فشار تولید می‌کند.

در شکل زیر انواع ترانسمیتر‌های مونو کریستال، سافایر، اسپترینگ و استرین گیج قابل‌مشاهده هستند، همچنین مزایا و معایب هرکدام از آن‌ها مشخص شده است.

 

تعدادی از مدل‌های متفاوت ترانسمیتر فشار

ترانسمیتر فشار استرین گیج (Strain) :

متداول‌­ترین ترانسمیتر‌های فشار استرین گیج، کرنش‌سنج‌های مقاومت فلزی و کرنش‌سنج‌های نیمه‌هادی هستند. معمولاً کرنش‌­سنج توسط یک چسب مخصوص به ماتریس کرنش مکانیکی محکم می‌شود. هنگامی که بدنه پایه در معرض تغییرات تنش قرار می‌گیرد، کرنش‌سنج مقاومت نیز تغییر شکل می‌دهد و باعث می‌شود که مقدار مقاومت کرنش‌سنج تغییر کند و در نتیجه ولتاژ اعمال شده به مقاومت تغییر کند.از معروف‌ترین این نوع باید به ترانسمیتر فشار ویکا مدل O-10 اشاره کرد.

انواع ترانسمیترهای فشار صنعتی

با وجود چندین اصول اندازه­‌گیری برای ترانسمیتر‌های فشار، 4 نوع از انواع ترانسمیتر فشار صنعتی معمولاً در بازار استفاده می‌شوند که بر اساس نوع فشار از هم تفکیک می‌شوند.

  • ترانسمیترهای فشار استاندارد: ابزارآلات چندمنظوره‌ای هستند که برای استفاده در تمام کاربردهای صنعتی طراحی شده‌­اند و هدف اصلی آنها اندازه‌­گیری دقیق در محدوده فشار است.
  • ترانسمیتر هیدرواستاتیک: این مدل به دلیل اصل عملکرد و توانایی اندازه‌­گیری سطح مایع، اغلب ترانسمیتر سطح مایع نامیده می‌شوند. این نوع ترانسمیتر بر اساس افزایش مقدار فشار با عمق، کار می­کند. این دستگاه‌ها شناور هستند و می‌توانند به‌خوبی برای مایعات و گازها استفاده شوند.
  • ترانسمیتر فشار مطلق: این نوع در جایی که فشار گاز یا مایع از تغییرات فشار اتمسفر جدا می‌شود کاربرد دارند. این ترانسمیترهای فشار زمانی استفاده می‌شوند که فشار اندازه‌­گیری شده تحت‌تأثیر هیچ‌گونه نوسانی مانند تغیر دما قرار نگیرد.
  • ترانسمیتر‌های فشار دیفرانسیلی: دارای دو حسگر دیافراگمی است که اختلاف بین دو فشار را اندازه‌­گیری می‌کند. سپس ترانسمیتر یک سیگنال خروجی تولید می‌کند که محدوده فشار کالیبره شده را گزارش می­دهد. این ابزار بسیار رایج برای نظارت بر فرآیندهای مختلف صنعتی استفاده می‌شوند.

جمع‌بندی:

ترانسمیتر فشار یک ابزاردقیق رایج برای اندازه‌­گیری فشار است که قابلیت گزارش داده با خروجی سیگنال را دارد.

انواع مختلفی از ترانسمیترها در بازار وجود دارد که با وجود تشابه ظاهری­شان، اصول عملکردشان متفاوت است. در واقع نوع سنسور مورداستفاده تعیین‌کننده این تفاوت در عملکرد است. این تفاوت منجر به مزایا و معایبی می­شود که هر کدام را نسبت به دیگری تفکیک می­کند. در نتیجه بسته به کاربرد موردنیاز باید از انواع ‌ترانسمیتر با سنسورهای خازنی، مونو کریستالی، سرامیکی و… استفاده کرد که در این مطلب به هر کدام از آن‌ها و کاربردشان اشاره شد. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره می­توانید در تمامی ایام هفته با کارشناسان مجرب دقیق صنعت اوپاتان تماس حاصل فرماید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *