خبر فوری
ترنسمیتر فشار

ترانسمیتر فشار و انواع آن چیست و چگونه کار می کند

[کل: 52 میانگین: 4.7]

ترانسمیتر فشار چیست

ترنسمیتر فشار یا سنسور فشار، دستگاهی است که فشار را در مایعات، سیالات یا گاز اندازه گیری می کند و خروجی های الکتریکی سطح پایین از عناصر سنجش فشار را به سیگنال های سطح بالاتر تبدیل می کنند که می توانند از طریق مسافت طولانی برای پردازش و استفاده بیشتر در سیستم های مختلف منتقل شوند. از فن آوری های مختلف سنجش برای اندازه گیری فشار مایعات و گازها استفاده شده است.

ترانسمیتر فشار معمولاً برای اندازه گیری فشار در داخل ماشین آلات صنعتی، مخازن، لوله ها و فرآیندهای مختلف به منظور هشدار به کاربر قبل از وقوع فاجعه استفاده می شود. آنها کاربردهای مختلفی دارند که بیشتر آنها طبیعتاً صنعتی است. یک ترنمستیر فشار به راحتی تشخیص داده می شود زیرا یک گیج گرد است که نشان دهنده میزان فشارهای مختلف است. در حالی که ترانسمیتر فشار شبیه به سایر گیج ها است، برای بسیاری از کاربردهایی که برای آنها استفاده می شود، ضروری هستند.

چگونه یک ترنسمیتر فشار کار می کند

بیش از ۵۰ نوع ترنسمیتر فشار وجود دارد که همه آنها متفاوت عمل می کنند. بنابراین ، توصیف نحوه عملکرد همه آنها در محدوده این مقاله دشوار است. به عنوان مثال  ترنسمیتر فشار که تغییرات سرعت بالا در فشار را اندازه گیری می کند، به مواد پیزوالکتریک بستگی دارد – موادی که قادر به تبدیل نیروی مکانیکی به صورت فشار به جریان الکتریکی هستند. از طرف دیگر سنسورهای فشار سنج برای حرکت یک اندازه گیر واقعی به فشار هوای خالص متکی هستند و می توانند در یک فشار جوی خاص کالیبره شوند.

انواع ترنسمیتر فشار

ترنسمیتر فشار به سه نوع تقسیم می شوند:

  • ترنسمیتر مطلق (Absolute ) : این ترنسمیتر فشار خلاء را به عنوان پایه خود می گیرد و فشار فرآیند را اندازه گیری می کند.
  • ترنسمیتر گیج ( Gauge ) : این نوع ترانسمیتر، فشار فرآیند را با فشار جوی مکان به عنوان پایه اندازه گیری می کند.
  • ترنسمیتر دیفرانسیل: هنگامی که یونیت های سنجش، به عنوان ورودی فشارهای متعدد را  دریافت می کنند ، ترنسمیتر های دیفرانسیل تفاوت بین فشارهای ورودی مختلف را اندازه می گیرند.

ترنسمیتر فشار را می توان با توجه به انواع صفحه نمایش و سایر ویژگی های موجود توسط سازنده طبقه بندی کرد. فقط یک نشانگر تصویری ساده توسط یک سوزن در کنتورهای آنالوگ ارائه می شود. واحدهای نمایشگر دیجیتال مقادیر خاص عددی یا کاربردی را در واحدهای مهندسی ارائه می دهند. این نمایشگرها ممکن است از انواع مختلفی مانند پلاسما مایع ، دیود ساطع کننده نور (LED) ، نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) و انواع دیگر نمایشگرهای چند لایه نیز موجود باشد. تا آنجا که از ویژگی های مربوطه، جبران دما در فرستنده های فشار هوشمند به عنوان یک ویژگی داخلی استفاده می شود.

در برخی ترنسمیترهای فشار ، آلارم شنیداری یا بصری انتگرال و / یا سوئیچ های خروجی با مخاطبین رله یا فرم های منطق نرم نیز موجود هستند. ترنسمیتر فشار ضد انفجار یا ذاتاً ایمن نیز موجود هستند که برای نصب در مناطق خطرناک با کاربرد محدود در نیروگاهها مناسب هستند.

انواع خروجی ترانسمیترهای فشار

انواع مختلفی از سیگنال های الکتریکی در ترنسمیتر های فشار به عنوان خروجی مانند ولتاژ آنالوگ و جریان آنالوگ موجود است ، اما خروجی جریان (۴-۲۰ میلی آمپر) همیشه ترجیح داده می شود زیرا برای پوشش انتقال طولانی و ویژگی های کم ضعف مناسب است. سیگنال های خروجی دیجیتالی سوار شده نیز با ترنسمیتر فشار (نوع ترنسمیتر اسمارت) در دسترس هستند و به طور معمول با مدولاسیون فرکانس (FM) یا برخی از برنامه های مدولاسیون دیگر مانند موج سینوسی یا قطار پالس رمزگذاری می شوند.

عمده پروتکل های ارتباطی جهانی و گسترده که از طریق آنها خروجی های ترانسمیتر منتقل می شوند شامل هارت (HART)، اترنت (ethernet)، فرآیند فیدباس (Fieldbus ) پروفیباس (Profibus ) می باشند.

مشخصات و معیارها

معیارهای بسیاری به عنوان مشخصات عملکرد یک ترنسمیتر فشار وجود دارد که به طور گسترده ای شامل  موارد زیر می شوند، اما محدود به آنها نیستند:

  • فشار کار،
  • دامنه خلاء،
  • دقت،
  • زمان پاسخ،
  • باند مرده و دمای کارکرد.

فشار کار حداکثر فشار مجاز است که در آن ترنسمیتر فشار برای کار طراحی شده اند. به عنوان یک روش عادی معمولی نباید از ۷۵٪ حداکثر دامنه نامی خود تجاوز کند.

دامنه خلاء ، یکی دیگر از اندازه گیری های مهم ، کمترین فشار خلا و بالاترین فشار خلا را پوشش می دهد.

دقت، به عنوان درجه نزدیکی مقدار اندازه گیری شده با مقدار واقعی با توجه به طول دهانه توصیف می شود و به صورت درصد بیان می شود. به عبارت دیگر، این تفاوت بین مقدار واقعی و نشانه بیان شده به عنوان درصد دهانه (span) است. در مواردی که صحت بین دهانه میانگین و ربع اول و آخر مقیاس متفاوت است  بیشترین درصد خطا گزارش می شود. در اینجا دقت، دقت کلی از جمله تکرارپذیری است. ترنسمیتر های فشار اساسی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: انواع جمع کننده نیرو و سایرین.

انواع جمع کننده نیرو

دستگاه هایی که به تغییر فشار اعمال شده با انحراف مکانیکی پاسخ می دهند لوله های بوردون ، کپسول ها، دیافراگم ها یا حلقه ها هستند که از یک عنصر بسیار الاستیک یا انعطاف پذیر تشکیل شده اند. دستگاه هایی نیز بر اساس حرکت پیستون های سیل شده یا سیلندرها در دسترس هستند. همه اینها به عنوان انواع جمع آوری نیرو طبقه بندی می شوند. سنسورهای فشار الکترونیکی معمولاً از یک دستگاه جمع کننده نیرو برای اندازه گیری فشار (یا انحراف) به عنوان نتیجه اعمال فشار (فشار) بر روی ناحیه استفاده می کنند.

دستگاه های مقاومت پیزوری، تغییرات بارهای الکتریکی را در یک مقاومت حس می کنند. ترانسمیتر فشار پیزوالکتریک، فشارهای دیناامیک و شبه استاتیک را اندازه گیری می کند. آنها در حالت شارژ کار می کنند، که یک خروجی شارژ مقاومت بالا را ایجاد می کند، و حالت ولتاژ که از یک تقویت کننده برای تبدیل شارژ امپدانس بالا به ولتاژ خروجی امپدانس کم استفاده می کند.

دستگاههای فیلم نازک از لایه ای بسیار نازک از ماده ، معمولاً نیترید تیتانیوم یا پلی سیلیکون تشکیل شده بر روی بستر تشکیل شده اند. ترانسمیتر فشار که از سیستم های میکروالکترومکانیکی (یعنی خازن متغیر) و عناصر ارتعاش نیز استفاده می کنند نیز موجود هستند. جزئیات بیشتر در پاراگرافهای زیر در رابطه با اصول کار سنسورهای نوع جمع کننده نیرو که از انحراف مکانیکی یا کرنش استفاده می کنند بیان شده است.

سنسورهای نوع خازنی

از یک دیافراگم و حفره فشار برای ایجاد یک خازن متغیر برای تشخیص انحراف به دلیل فشار اعمال شده استفاده می کنند. یک دیافراگم به عنوان یک عنصر اصلی برای اندازه گیری فشار (طرف فرآیند بالا) از یک طرف و فشار اتمسفر (برای فشار) از طرف دیگر (سمت پایین فرآیند برای DP) یا خلاء (برای خلاء / فشار مطلق) استفاده می شود. دیافراگم به سمتی که فشار پایین است حرکت می کند و این تغییر در تغییر خازن حس می شود. در نهایت قسمت ترانسمیتر آن را به یک سیگنال خروجی سازگار تبدیل می کند. فن آوری های رایج از دیافراگم های فلزی، سرامیکی و سیلیکون استفاده می کنند. به طور کلی ، این فناوری ها در فشارهای کم و متوسط ​​(مطلق ، دیفرانسیل و گیج) اعمال می شوند.

گیج خاصیت مقاومت پیزوری

اثر مقاومت پیزوری، خاصیت / تغییر شکل را به دلیل فشار اعمال شده آشکار می کند. متداول ترین انواع آن سیلیکون (تک رنگ) ، فیلم نازک پلی سیلیکون ، فویل فلزی باند شده ، فیلم ضخیم و فیلم نازک پراکنده است. این نوع یکی از رایج ترین فن آوری های سنجش برای اندازه گیری فشار در هدف عمومی است. به طور کل ، این فناوری ها برای اندازه گیری مطلق ، گیج، خلاء و DP مناسب هستند. اثر مقاومت پیزوری، تغییرات مقاومت الکتریکی یک ماده به دلیل تنش مکانیکی کاربردی را توصیف می کند. بر خلاف اثر پیزوالکتریک ، اثر پیزورزیستی تنها باعث ایجاد تغییر در مقاومت می شود. پتانسیل الکتریکی ایجاد نمی کند. اثر پیزورزیستی حسگرهای فلزی فقط به دلیل تغییر هندسه سنسور ناشی از فشار مکانیکی اعمال می شود.

اندوکتانس و راکتانس (الکترومغناطیسی)

ترانسمیتر هایی که از این نوع سنسورها استفاده می کنند مانند سنسورهای نوع خازنی کار می کنند که از دیافراگم و حفره فشار نیز استفاده می کنند، به جز اینکه  انواع خازنی اندوکتانس/راکتانس متغیر برای تشخیص انحراف به دلیل فشار اعمال شده ایجاد می کنند. دیافراگم به سمتی که فشار پایین است حرکت می کند و این تغییر شکل به عنوان تغییر ااندوکتانس/راکتانس احساس می شود. در نهایت قسمت ترانسمیتر آن را به یک سیگنال خروجی سازگار تبدیل می کند. سنسورهای الکترومغناطیسی دیگر، جابجایی یک شیء دیافراگم / مغناطیسی را بوسیله تغییرات در در ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی ، اثر هال یا بر اساس اصل جریان گردابی، اندازه می گیرند. دو مورد آخر طبیعی هستند.

پیزوالکتریک

ترانسمیترهایی که از این نوع سنسور استفاده می کنند از مواد خاصی مانند کوارتز استفاده می کنند که به این وسیله کمک می کند تا اثر پیزوالکتریک برای اندازه گیری فشار بر روی مکانیسم سنجش به دلیل فشار استفاده شود. برای اندازه گیری فشار بسیار  دینامیک از این فناوری استفاده می کند.

پیزوالکتریک خاصیت موجود در کریستالها و سرامیکهای خاص است که به تولید میدان الکتریکی یا پتانسیل الکتریکی متناسب با تنش مکانیکی عمود بر کاربرد کمک می کند. استرس اعمال شده – اگر دو انتهای آن اتصال کوتاه نباشد یا توسط وسیله ای با امپدانس ورودی بسیار زیاد اندازه گیری شود-، باعث ایجاد ولتاژ در طول ماده می شود.

تولید پتانسیل الکتریکی هنگام اعمال استرس ، اثر پیزو الکتریک مستقیم را نشان می دهد. برعکس ، تولید فشار و / یا کرنش هنگام اعمال میدان الکتریکی ، اثر پیزو الکتریک معکوس را نشان می دهد. از مشاهدات فوق بدیهی است که اثر پیزو الکتریک برگشت پذیر است.

سایر اندازه گیری های فشار 

نوری
اصل کار از خاصیت تغییر فیزیکی فیبر نوری برای تشخیص فشار به دلیل فشار اعمال شده استفاده می کند. این فناوری برای کاربردهای سرویس چالش برانگیز کاربرد دارد که در آن نقطه اندازه گیری در مکانی بسیار دور افتاده قرار دارد یا دمای فرایند بسیار زیاد است یا سیستم ها به ایمنی الکترومغناطیسی ذاتی بالایی نیاز دارند.

پتانسیومتر

در اینجا فشار ناشی از فشار اعمال شده با حرکت یک برف پاک کن در امتداد مکانیسم مقاومت قابل تشخیص است.

کاربردها

ترانسمیتر فشار در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود. آنها در ماشین آلات مورد استفاده قرار می گیرند تا قبل از وقوع فاجعه به اپراتور دستگاه های فشار زیاد  قبل از وقوع حادثه هشدار دهند. ترنسمیتر فشار همچنین اطمینان حاصل می کند که ماشین ها در حین فرایند تولید، فشار خیلی زیاد یا خیلی کمی اعمال نمی کنند. برای جلوگیری از نشت در یک سیستم، می توان از ترنسمیتر فشار در ارتباط با سایر دستگاهها برای اندازه گیری عمق، ارتفاع، جریان سیال و حتی افت فشار استفاده کرد.

مزایای ترنمسیتر فشار

ترنسمیتر فشار دارای چندین مزیت مهم است که انواع دیگر تجهیزات اندازه گیری، آنها را نمی تواند انجام دهد. به عنوان مثال، ترنسمیتر فشار به طور مستقیم میزان فشار و همچنین اختلاف فشار را اندازه گیری می کند. ترانسمیتر فشار تقریباً در هر محیطی مقاومت می کند و حتی می تواند کاملاً زیر آب شود. آنها از مواد پیزوالکتریک ساخته شده اند که در برابر تابش و میدان الکترومغناطیسی نیز مصون هستند. ترنسمیتر فشار همچنین می تواند به سیستمهای دیگر مانند مدارهای الکتریکی متصل شود و برای اندازه گیری فشار نسبت به فشار اتمسفر قابل کالیبره شدن است.

معایب ترنسمیتر فشار

اگرچه ترنسمیتر فشار می تواند سودمند باشد ، اما آنها نیز دارای معایب متعددی هستند. به عنوان مثال ، ترنسمیتر های فشار اغلب گران هستند.

تفاوت بین ترنسدیوسر فشار و ترنسمیتر فشار چیست؟

هر دو ترنسدیوسر و ترنسمیتر فشار، انرژی را از یک فرم به شکل دیگر تبدیل می کنند و سیگنال خروجی می دهند. سیگنال به هر وسیله ای که آن را تفسیر می کند هدایت می شود و از آن برای نمایش، ضبط یا تغییر فشار در یک سیستم استفاده می کند.

بنابراین چگونه تصمیم می گیرید که بهتر است از ترنسدیوسر یا ترنسمیتر برای کاربرد خود استفاده کنید؟ ترنسدیوسر و ترنسمیتر ها تقریباً یکسان هستند ، تفاوت اصلی در نوع سیگنال الکتریکی است که هر یک از آنها ارسال می شود. یک ترنسدیوسر سیگنال را در ولت (V) یا میلی ولت (mV) می فرستد و یک ترنسمیتر،  سیگنال را در (milliamps (mA می فرستد. اگر اتصالات الکتریکی در فرآیند شما کوتاه باشد ، مانند آزمایشگاه یا داخل محفظه الکترونیک ، یک ترنسدیوسر فشار مطلوب تر است زیرا تمایل به کوچکتر شدن دارند و تعداد کمی از قطعات الکترونیکی فعال وجود دارد که می توانند با مداخله الکترومغناطیسی تحت تاثیر قرار گیرد.

برندهای معروف ترنسمیتر فشار

از برندهای معروف ترانسمیتر فشار میتوان نام برد:

  • روزمونت (Rosemount)
  • اندرس هاوزر (Endress+ Hauser)
  • یوکوگاوا (yokogawa)
  • زیمنس (Siemens
  • فوجی (Fuji)
  • ABB
  • فاکسبورو ( Foxboro)
  • ویکا (Wika)
  • ترافاگ (Trafag)
  • هاگلر (Hogller)
  • سنسیس (Sensys)
  • دانفوس (Danfous)
  • آی اف ام (IFM)
  • اتک (Atek)

همچنین ببینید

اریفیس پلیت

اریفیس پلیت یا صفحه اریفیس چیست | طراحی و ساخت اریفیس پلیت

[کل: 18 میانگین: 4.7]اوریفیس پلیت یا صفحه اریفیس چیست صفحات اوریفیس (orifice plate) یکی از …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

This site is protected by wp-copyrightpro.com