انواع فشارسنج‌ها (pressure gauge)

[فاطمه یاس]

تکنیک‌های بسیاری برای اندازه‌گیری فشار و خلاء توسعه یافته‌اند. ابزارهایی که برای سنجش فشار به کار می‌روند فشار سنج (pressure gauge) یا خلاء سنج (vacuum gauge) نامیده می‌شوند. مانومتر (manometer) ابزاری است که از یک ستون مایع برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کند؛ هر چند که این عبارت در حال حاضر به معنی یک ابزار برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌شود.

برای اندازه‌گیری فشار، ابزارهای بسیاری با مزایا و معایب مختلف ابداع شده‌اند. محدوده فشار، حساسیت، پاسخ دینامیکی و هزینه تمام شده از یک طراحی ابزار به طراحی دیگر چندین برابر می‌شود. قدیمی‌ترین نوع ابزار، مانومتر ستون مایع (یک لوله عمودی پر شده با جیوه) است.

 

[فاطمه یاس]

فشارسنج‌های هیدرواستاتیک

فشارسنج‌های هیدرواستاتیک

فشارسنج‌های هیدرواستاتیک

فشارسنج‌های هیدرواستاتیک (hydrostatic gauges) مانند مانومتر ستون جیوه، فشار را با نیروی هیدرواستاتیک وارد شده در واحد سطح پایه ستون مایع مقایسه می‌کنند. اندازه‌گیری‌های گیج‌های هیدرواستاتیک مستقل از نوع گاز اندازه‌گیری شده است و می‌توان آن‌ها را به صورتی طراحی کرد که یک کالیبراسیون بسیار خطی داشته باشند. پاسخ دینامیکی آن‌ها ضعیف است.

گیج پیستونی

گیج‌های پیستونی (piston-type gauges) فشار سیال را با یک فنر یا وزنه جامد متعادل می‌کنند.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257564&d=1462128110
http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257565&d=1462128129
​

گیج ستون مایع

در بیش‌تر اندازه‌گیری‌های ستون مایع، نتیجه اندازه‌گیری به صورت ارتفاع بر حسب میلی‌متر، سانتی‌متر یا اینچ می‌باشد. اگرچه هر مایعی را می‌توان مورد استفاده قرار داد، جیوه به دلیل چگالی بالا و فشار بخار کم اولویت دارد. برای اختلاف فشار پایین، معمولا روغن سبک یا آب به کار می‌رود. فشارسنج‌های ستون مایع دارای یک کالیبراسیون بسیار خطی هستند. پاسخ دینامیکی آن‌ها ضعیف است زیرا مایع درون ستون ممکن است به تغییر فشار به آرامی واکنش نشان دهد.

بر حسب کاربرد و ساختار، انواع مانومتر (manometer) زیر استفاده می‌شود:

• مانومتر ساده (simple manometer)
• میکرومانومتر (micromanometer)
• مانومتر دیفرانسیلی (differential manometer)
• مانومتر دیفرانسیلی معکوس (inverted differential manometer)

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257566&d=1462128520
http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257567&d=1462128546
​

گیج مک‌ لئود

گیج مک‌ لئود (McLeod gauge) یک نمونه از گاز را جدا و آن را در یک فشار سنج جیوه‌ای اصلاح شده متراکم می‌کند تا این که فشار به چند میلی‌متر جیوه برسد. این روش آهسته و برای پایش پیوسته نامناسب، اما دارای دقت خوبی است.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257568&d=1462128688
http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257569&d=1462128703
​

 

[فاطمه یاس]

فشارسنج‌های آنروید

فشارسنج‌های آنروید

فشارسنج‌های آنروید

گیج‌های آنروید (Aneroid gauges) مبتنی بر یک المان فلزی حس‌گر فشار هستند که تحت اثر یک اختلاف فشار روی المان به صورت الاستیک تغییر شکل می‌دهد. به همین دلیل در زبان مدرن به آن‌ها اغلب ابزار اندازه‌گیری مکانیکی می‌گویند. المان سنجش فشار ممکن است یک لوله بوردون (Bourdon tube)، یک دیافراگم، یک کپسول یا مجموعه ای از چین‌های آکاردئونی باشد که در پاسخ به فشار شکل آن‌ها تغییر می‌کند. انحراف المان سنجش فشار را می‌توان توسط یک ارتباط متصل به یک سوزن خوانش کرد و یا می‌توان آن را توسط یک مبدل ثانویه خواند. متداول‌ترین مبدل‌های ثانویه در گیج‌های خلاء مدرن، تغییر ظرفیت یک خازن را در اثر انحراف مکانیکی اندازه‌گیری می‌کنند. گیج‌هایی که بر تغییر در ظرفیت خازن تکیه می‌کنند اغلب به عنوان فشارسنج خازنی (capacitance manometers) خوانده می‌شوند.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257570&d=1462131789
​

گیج بوردون

​

فشارسنج بوردون (Bourdon gauge) از این اصل استفاده می‌کند که یک لوله تخت در شرایط تحت فشار تمایل به صاف شدن یا به دست آوردن دوباره شکل مقطع مدور خود را دارد. با خمیده کردن تیوب به شکل C یا مارپیچ، می‌توان تغییر شکل تیوب را بیش‌تر کرد.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257571&d=1462131862

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257572&d=1462132682
​

گیج دیافراگمی

فشارسنج دیافراگمی (diaphragm gauge) از انحراف از یک غشاء انعطاف‌پذیر استفاده می‌کند که مناطق مختلف فشار‌ را از هم جدا می‌کند.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257573&d=1462132724
http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257574&d=1462133384

​

گیج آکاردئونی

فشارسنج آکاردئونی (bellows gauge) در اندازه‌گیری فشارها یا اختلاف فشارهای کوچک، از تغییر شکل یک آکاردئونی که بین دو سیال قرار می‌گیرد استفاده می‌شود.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257575&d=1462133416
http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257576&d=1462133541
​

 

[فاطمه یاس]

فشارسنج‌های روتور چرخشی

فشارسنج‌های روتور چرخشی

فشارسنج‌های روتور چرخشی

گیج روتور چرخشی (spinning rotor gauge) به وسیله میزان کند شدن چرخش یک گلوله در حال چرخش در اثر ویسکوزیته گاز کار می‌کند. گلوله از فولاد ساخته شده است و به صورت مغناطیسی در داخل یک لوله فولادی معلق است که یک انتهای آن بسته و انتهای دیگر آن در معرض گاز قرار دارد. توپ به سرعت حدود 2500 رادیان بر ثانیه می‌رسد و بعد از خاموش کردن درایو سرعت آن اندازه‌گیری می‌شود.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257605&d=1462285254

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257606&d=1462285268

​

 

[فاطمه یاس]

فشارسنج‌های الکترونیکی

فشارسنج‌های الکترونیکی

فشارسنج‌های الکترونیکی

گیج کرنشی مقاومت پیزو

گیج کرنشی پیزورزیستیو (Piezoresistive Strain Gage) با استفاده از اثر مقاومت پیزوالکتریکی یک گیج کرنشی کار می‌کند که در اثر فشار دچار کرنش می‌شود.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257607&d=1462285553

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257608&d=1462285567
​

گیج خازنی

سنسور فشار خازنی (capacitive pressure sensor) از یک دیافراگم و حفره فشاری برای ایجاد یک خازن متغیر برای تعیین تغییر شکل ناشی از فشار استفاده می‌کند.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257609&d=1462287184

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257610&d=1462287207
​

گیج مغناطیسی

سنسور فشار مغناطیسی (magnetic pressure sensor) جابه‌جایی یک دیافراگم را با استفاده از تغییرات در اندوکتانس، LVDT، اثر ‌هال و یا اصل جریان گردابی اندازه می‌گیرد.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257611&d=1462287343


​

گیج پیزوالکتریک

سنسور فشار پیزوالکتریک (piezoelectric pressure sensor) از اثر پیزوالکتریک در مواد خاصی مانند کوارتز برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کند.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257612&d=1462287377http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257613&d=1462287473
​

گیج نوری

سنسور فشار نوری (optical pressure sensor) از تغییر فیزیکی یک فیبر نوری برای تعیین کرنش ناشی از فشار استفاده می‌کند.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257614&d=1462287730

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257615&d=1462287830

​

گیج پتانسیومتری

​

سنسور فشار پتانسیومتری (potentiometric pressure sensor) از حرکت یک پارویی در طول یک مکانیزم مقاومتی برای تشخیص کرنش ناشی از فشار اعمال شده استفاده می‌کند.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257616&d=1462287902


http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257617&d=1462288093


​

گیج رزونانسی


سنسور فشار رزونانسی (resonant pressure sensor) از تغییر فرکانس رزونانس در یک مکانیزم حس‌گر برای اندازه‌گیری استرس یا تغییر در چگالی گاز در اثر فشار اعمال شده استفاده می‌کند.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257618&d=1462288123
http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257619&d=1462288238
http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257620&d=1462288260
​

 

[فاطمه یاس]

فشارسنج رسانایی گرمایی

فشارسنج رسانایی گرمایی

فشارسنج رسانایی گرمایی

معمولا زمانی که دانسیته یک گاز واقعی افزایش می‌یابد، که ممکن است در اثر افزایش فشار باشد، توانایی آن در رسانایی حرارت افزایش می‌یابد. در فشارسنج رسانایی گرمایی (thermal conductivity gauge)، یک رشته سیم با گذر جریان الکتریکی از آن گرم می‌شود. سپس یک ترموکوپل (thermocouple) یا دماسنج مقاومتی (resistance thermometer) یا RTD می‌تواند برای اندازه‌گیری دمای رشته به کار رود. این دما وابسته به نرخ از دست دادن حرارت توسط رشته به گاز اطراف آن و در نتیجه هدایت حرارتی گاز است.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257621&d=1462289195

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257622&d=1462289206
http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257623&d=1462289333
​

گیج پیرانی (تک سیمی)

گیج پیرانی (Pirani gauge) از یک سیم فلزی تشکیل می‌شود که در معرض فشار اندازه‌گیری شده قرار دارد. سیم توسط یک جریان الکتریکی گرم و توسط گاز اطراف آن سرد می‌شود. مقاومت سیم تابعی از دمای آن است؛ با اندازه‌گیری ولتاژ در طول سیم و جریان الکتریکی آن، مقاومت سیم و بنابراین فشار گاز تعیین می‌شود.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257624&d=1462289374
http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257625&d=1462289508

​

گیج دو سیمی

در گیج‌های دو سیمی (two-wire gauges)، یک کویل سیمی به عنوان هیتر و دیگری برای اندازه‌گیری دما در اثر انتقال حرارت جابه‌جایی استفاده می‌شود. گیج‌های ترموکوپل و گیج‌های ترمیستور با این روش کار می‌کنند و از یک ترموکوپل (thermocouple) یا ترمیستور (thermistor) برای اندازه‌گیری دمای سیم داغ استفاده می‌کنند.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257626&d=1462289545

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257627&d=1462289622

​

 

[فاطمه یاس]

فشارسنج‌های یونیزاسیون

فشارسنج‌های یونیزاسیون

فشارسنج‌های یونیزاسیون

گیج‌های یونیزاسیون (ionization gauges) حساس‌ترین گیج‌ها برای فشارهای بسیار پایین (خلاء بالا) هستند. این گیج‌ها فشار را به صورت غیر مستقیم با اندازه‌گیری یون‌های الکتریکی تولید شده در زمانی که گاز با الکترون‌ها بمباران می‌شود، حس می‌کنند. در گازهای با دانسیته کم‌تر یون‌های کم‌تری تولید خواهد شد.

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257628&d=1462289855

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257629&d=1462289885

http://www.www.www.iran-eng.ir/attachment.php?attachmentid=257630&d=1462289979

​