دسته‌بندی انواع ترانسمیتر فشار
آنچه در این مطلب میخوانید:
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.
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.
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.این تنوع مدل پاسخگوی انواع برنامه‌های کاربردی ترانسمیتر فشار می‌باشد و این ابزار را به پرکاربرد‌ترین ابزار سنجشی در صنعت تبدیل کرده‌است.در ادامه 4 نوع از انواع ترانسمیتر فشار صنعتی را معرفی کرده‌ایم.
- 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.
