به طور خلاصه، ترانسمیتر فشار (فرستنده فشار یا pressure transmitter) دستگاهی است که تغییرات فشار را تشخیص داده و به آن پاسخ می‌دهد. رایج‌ترین نوع ترنسمیتر فشار، فرستنده پیزوالکتریکی است که فشار فیزیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. انواع دیگر ترانسمیترهای فشار، خازنی، مقاومتی و نوری هستند. اما ممکن است این سوال برای شما پیش بیاید که ترانسمیترهای فشار برای چه کاری مورد استفاده قرار می‌گیرند؟ در این مقاله به طور مفصل به بررسی ترانسمیتر فشار خواهیم پرداخت و پس از بررسی اصول کارکرد، انواع مختلف ترانسمیترهای فشار و اصول عملکرد مربوط به هر یک از آن‌ها را مورد بحث قرار خواهیم داد. در ادامه به اندازه گیری‌های مختلف فشار (فشار نسبی، فشار مطلق، فشار دیفرانسیل) می‌پردازیم و در نهایت سیگنال‌های خروجی از یک فرستنده فشار را بررسی می‌کنیم.
ترانسمیتر فشار چیست؟
ترانسمیتر فشار دستگاهی است که فشار اعمالی در سیال را اندازه گیری می‌کند. در واقع این دستگاه فشار فیزیکی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. ترنسمیتر فشار که اغلب مبدل فشار (pressure transducer) یا سنسور فشار (pressure sensor) نامیده می‌شود، وسیله‌ای است که برای اندازه گیری و تبدیل فشار مکانیکی یا هیدرولیکی به سیگنال الکتریکی استفاده می‌شود. این سیگنال الکتریکی را می‌توان برای نمایش اندازه گیری فشار روی نمایشگر استفاده کرد، یا برای پردازش بیشتر به یک کنترل کننده، PLC یا سیستم جمع آوری داده ارسال کرد. این اندازه گیری فشار می‌تواند برای اهداف مختلفی از جمله کنترل سیال، مانیتورینگ سیال و اندازه گیری فشار هوا استفاده شود.
چرا از سنسورهای فشار استفاده می‌کنیم؟
ترنسمیترهای فشار صنعتی ابزارهایی هستند که می‌توانند به طرق مختلف برای اجرای روانتر فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرند و می‌توان از آن‌ها برای اندازه گیری و نظارت بر فشار، کنترل و تنظیم فشار و ارائه آلارم و هشدار تغییرات فشار استفاده کرد. آن‌ها همچنین می‌توانند برای اهداف تشخیصی، برای کمک به حل مشکلات احتمالی در فرآیندهای صنعتی استفاده شوند.
وظیفه ترانسمیتر فشار صنعتی چیست؟
سنسورهای فشار صنعتی برای تشخیص، اندازه گیری و کنترل فشار سیال در فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شوند و اغلب در کاربردهای اندازه گیری فشار مانند تولید برق، تولید نفت و گاز، تصفیه آب و فرآوری‌های شیمیایی یافت می‌شوند. یک ترنسمیتر فشار برای اندازه گیری مقدار فشار یک سیال مایع یا گاز استفاده می‌شود. این اطلاعات را می‌توان در کاربردهای مختلف از جمله سیستم‌ها و فرآیندهای صنعتی و کنترل فرآیند استفاده کرد.
انواع مختلف ترانسمیترهای فشار چیستند؟
طرح‌های مختلفی از ترانسمیترهای فشار وجود دارد:
- انتقال دهنده فشار نسبی
- انتقال دهنده فشار مطلق
- ترانسمیتر فشار دیفرانسیل
از جمله رایج‌ترین فناوری‌های ترانسمیترهای فشار هم می‌توان به ترانسمیترهای فشار پیزومقاومتی (piezoresistive)، ترنسمیتر فشار خازنی (capacitive pressure transmitters)، ترنسمیتر فشار مقاومتی لایه نازک (thin film resistive pressure transmitters) و ترنسمیتر فشار فیبر نوری (fibre optic pressure transmitters) اشاره کرد. در ادامه هر یک از این فناوری‌ها با جزئیات بیشتر توضیح داده خواهند شد:
سنسور فشار پیزورزیستیو
رایج‌ترین نوع ترانسمیتر فشار، سنسور فشار پیزورزیستیو است. این فرستنده‌ها از یک ماده غیرهادی (resistive) که مقاومت را در پاسخ به فشار اعمال شده تغییر می‌دهد، ساخته شده‌اند. این تغییر مقاومت را می‌توان اندازه گیری نمود و سپس آن را به یک سیگنال دیجیتال تبدیل کرد. ترانسمیترهای فشار مقاومتی در طیف گسترده‌ای از کاربردها، از خودرو گرفته تا دستگاه‌های پزشکی یافت می‌شوند.
فرستنده فشار خازنی
سنسورهای فشار خازنی نوع دیگری از ترنسمیتر‌ها هستند. این فرستنده‌ها از اصل ظرفیت خازنی (Capacitance) برای اندازه گیری فشار اعمالی استفاده می‌کنند. ظرفیت خازنی، اندازه گیریِ میزان توانایی دو هادی برای ذخیره بار الکتریکی است. در یک فرستنده فشار خازنی، گیرنده‌ی اندازه گیری فشار، دیافراگم است. مواد سازنده دیافراگم می‌تواند فولاد ضد زنگ، C-Hastelloy یا تانتالیوم باشند. هنگامی که فشار به سطح دیافراگم اعمال می‌شود، تغییر شکل دیافراگم، فاصله بین دو خازن را با جایگزین کردن یک مایع پرکننده تغییر می‌دهد. این تغییر در ظرفیت را می‌توان اندازه گیری کرد و به سیگنال دیجیتال تبدیل نمود.
این فرستنده‌های فشار خازنی اغلب در صنایع نفت و گاز، انرژی، مواد غذایی و آشامیدنی، آب و محیط زیست، سیمان و کاغذ و مقوا استفاده می‌شوند.
فرستنده فشار مقاومتی لایه نازک
ترانسمیترهای فشار مقاوم با لایه نازک نوع دیگری از فرستنده‌ها هستند. این ترنسمیتر‌ها از یک لایه بسیار نازک از مواد مقاوم (غیرهادی) برای اندازه گیری فشار اعمال شده استفاده می‌کنند. این لایه معمولاً تنها چند صد نانومتر ضخامت دارد که آن را به تغییرات فشار بسیار حساس می‌کند. فرستنده‌های مقاوم لایه نازک اغلب در محلول‌های صنعتی استفاده می‌شوند، جایی که دقت و صحت ضروری و مورد نیاز است.
سنسور فشار نوری (اپتیکی)
ترانسمیترهای فشار فیبر نوری نوع دیگری از فرستنده‌ها هستند. این فرستنده‌ها از فیبرهای نوری برای اندازه گیری فشار اعمال شده استفاده می‌کنند. اصول کارکرد این ترانسمیتر‌ها بسیار ساده است: هنگامی که نور از یک فیبر عبور می‌کند، خواص آن (مانند طول موج) با توجه به فشار اعمال شده به فیبر تغییر می‌کنند. بنابراین با اندازه گیری تغییر طول موج می‌توان فشار را به دقت تعیین کرد. ترانسمیترهای فشار فیبر نوری اغلب در کاربردهایی مانند سیستم‌های هیدرولیک و خطوط لوله گاز استفاده می‌شوند.
ترانسمیتر فشار هیدرواستاتیک
ترانسمیترهای فشار هیدرواستاتیک بر اساس اصل هیدرواستاتیک عمل می‌کنند تا اندازه گیری فشار متناسب با هد اعمال شده را ارائه دهند. در یک ترانسمیتر فشار هیدرواستاتیک، سیال در یک محفظه مهر و موم شده قرار می‌گیرد. هنگامی که فشار به دیافراگم محفظه وارد می‌شود، دیواره‌های محفظه تغییر شکل می‌دهند و در نتیجه اندازه گیری ارتفاع سیال تغییر می‌کند. این تغییر را می‌توان اندازه گیری کرد و به سیگنال دیجیتال تبدیل نمود. فرستنده فشار هیدرواستاتیک اغلب در فرآیند اندازه گیری مخازن و تانکر‌ها استفاده می‌شود.
سیگنال‌های خروجی ترانسمیتر فشار چیست؟
سیگنال‌های خروجی یک فرستنده فشار می‌توانند متفاوت باشند، اما معمولا یک جریان یا ولتاژ آنالوگ یا یک سیگنال دیجیتال هستند. سیگنال خروجی ولتاژ آنالوگ معمولاً یک سیگنال پیوسته است که با فشار اعمال شده تغییر می‌کند. کاربردهای رایج ترانسمیترهای فشار شامل کاربردهای صنعتی زیر است:
⦁ اندازه گیری و کنترل فشار
⦁ نظارت و نمایش فرآیندهای حیاتی
⦁ اندازه گیری سطوح پر شدن مخزن و کنترل سطح در مخازن
⦁ اندازه گیری جریان سیال
⦁ ایمنی فرآیند
⦁ تشخیص نشت
⦁ سیستم کنترل پمپ
ترانسمیترهای فشار در کاربردهای بسیار متنوعی استفاده می‌شوند که دقت و صحت اندازه گیری در آن‌ها ضروری است.
سخن نهایی
شرکت فراسنج ابزار می‌تواند انواع ترنسمیتر فشار را با توجه به نیاز شما با بهترین قیمت و کیفیت ممکن فراهم کند. برای اطلاع از محصولات و دریافت مشاوره فنی، می‌توانید از طریق راه‌های ارتباطی موجود در پایین صفحه با متخصصان و بازاریابان ما تماس حاصل کنید!
منابع:
https://www.fujielectric.fr/en/news/what-pressure-transmitter#:~:text=A%20pressure%20transmitter%20is%20a%20device%20capable%20of%20measuring%20applied,pressure%20into%20an%20electrical%20signal.
https://new.abb.com/products/measurement-products/measurement-products-blog/what-is-a-pressure-transmitter