[vc_row][vc_column][vc_column_text]

گیج فشار چیست؟

گیج فشار ابزاری است که جهت اندازه گیری فشار ( غالباً سیال ) به کار برده می شود و این مقدار براساس نیروی اعمال شده توسط سیال (مایع یا گاز) بر روی دیسک آن مشخص می شود. در واقع فشار بر حسب نیرو بر واحد سطح اندازه گیری می شود. تکنیک های بسیاری برای اندازه گیری فشار و خلا وجود دارند. ابزار هایی که برای انداز گیری و نمایش فشار در یک واحد انتگرال استفاده می شوند، گیج فشار نامیده می شود.

مانومتر نمونه بسیار خوبی از اندازه گیر فشار است، چرا که از ستون مایع جهت اندازه گیری و نشان دادن فشار استفاده می کند. به همین ترتیب گیج بوردون که ابزاری مکانیکی می باشد به طور گسترده ای استفاده می شود. این ابزار فشار را اندازه گیری و آن را نمایش می دهد و از بهترین نمونه های گیج می باشد. گیج خلا، گیج فشاری است که جهت اندازه گیری فشار پایین تر از فشار اتمسفر که در نقطه صفر تنظیم شده است به کار می رود. اکثر گیج ها فشار را نسبت به فشار اتمسفر- که نقطه صفر در نظر گرفته می شود- اندازه گیری می کنند. گیج های مرسوم مورد استفاده در بازار نیز اکثراً از همین نوع بوده و حتی برخی فشار را با بار BAR نشان می دهند که هر بار برابر با 1 اتمسفر است ( یعنی فشار 2 بار به معنی فشاری 2 برابر فشار اتمسفر است )

با این اوصاف از نظر فنی، هر مقدار فشاری بیش تر از خلا یک نوع فشار است. جهت خواندن بسیار دقیق فشار، یه ویژه در فشار های پایین، گیجی که از خلا کامل به عنوان نقطه صفر استفاده می کند، میزان فشار در مقیاس مطلق را ارائه می کند. دیگر متد های اندازه گیری فشار شامل سنسور هایی است که می توانند به یک نشانگر از راه دور یا سیستم کنترل (دورسنج یا تله متری) منتقل شوند.

[/vc_column_text][kuteshop_products product_style=”1″ target=”best-selling” per_page=”8″ boostrap_rows_space=”rows-space-20″ boostrap_bg_items=”3″ boostrap_lg_items=”3″ boostrap_md_items=”3″ boostrap_sm_items=”4″ boostrap_xs_items=”6″ boostrap_ts_items=”6″ products_custom_id=”kuteshop_custom_css_63cb8e1dc299f” the_title=”برخی از پرفروش ترین انواع گیج فشار” taxonomy=”%da%af%db%8c%d8%ac-%d9%81%d8%b4%d8%a7%d8%b1″ el_class=”products-sample” css=”.vc_custom_1614680919424{margin-top: 10px !important;margin-bottom: 10px !important;}”][vc_btn title=”مشاهده همه محصولات” color=”green” size=”lg” align=”center” link=”url:https%3A%2F%2Fi-9.ir%2Fproduct-category%2F%25d8%25a7%25d8%25a8%25d8%25b2%25d8%25a7%25d8%25b1-%25d8%25af%25d9%2582%25db%258c%25d9%2582%2F%25da%25af%25db%258c%25d8%25ac-%25d9%2581%25d8%25b4%25d8%25a7%25d8%25b1%2F|||” css=”.vc_custom_1614681013732{margin-top: 15px !important;}”][vc_column_text css=”.vc_custom_1614680748689{margin-bottom: 15px !important;}”]

فشار استاتیک و دینامیک در گیج فشار

فشار استاتیک در تمام جهات یکنواخت است، بنابراین فشار اندازه گیری مستقل از جهت حرکت سیال راکد، فشار استاتیک نامیده می شود. با این حال، جریان اگر عمود به سطح باشد، فشاری اضافی اعمال می کند، در حالتی که در صورت موازی بودن با سطح، تاثیر کمتری خواهد داشت. این مولفه فشار در سیال های متحرک (دینامیک) فشار دینامیکی نامیده می شود. ابزار هنگام مواجه با جریان هر دو فشار استاتیکی و دینامیکی را اندازه گیری می کند و این میزان فشار کل یا فشار ایستایی نامیده می شود. در حالتی که فشار سنج های استاتیک جهت تعیین بار های خالص بر دیواره های لوله اهمیت اساسی دارند، برای اندازه گیری جریان و سرعت هوا، از فشار دینامیکی استفاده می شود.

موارد کاربردی

• ارتفاع سنج (Altimeter)
• فشارسنج (Barometer)
• سنسور MPA
• لوله پیتوت
• فشار سنج خون

واحد های مرسوم در گیج فشار

در سیستم SI واحد فشار پاسکال (Pa) برابر با یک نیوتون بر متر مربع (N·m⁻² یا kg·m⁻¹·s⁻²) می باشد. در آمریکا و کانادا واحد فشار به صورت پوند بر اینچ مربع و یا Psi می باشد و جهت اندازه گیری فشار برای مثال فشار تایر به کار برده می شود. دیگر واحد ها را می توانید در جدول زیر بیابید.

انواع گیج فشار

ابزار های بسیاری برای اندازه گیری فشار با مزایا و معایب مختلف اختراع شده اند. محدوده فشار، حساسیت، پاسخ دینامیکی و هزینه هر کدام از گیج ها متفاوت می باشد. قدیمی ترین نوع گیج ستون مایع می باشد (یک لوله عمودی پر از جیوه) مانومتر ساخته شده توسط Evangelista Torricelli در سال 1643 از این نوع گیج می باشد.

گیج هیدروستاتیک

گیج های هیدرواستاتیک (مانند مانومتر لوله جیوه) فشار را به نیروی هیدرواستاتیک در واحد سطح بر پایه یک ستون مایع مقایسه می کند. اندازه های گیج هیدرواستاتیک مستقل از نوع گاز مورد اندازه گیری بوده و می توان آن را برای کالیبراسیون خطی طراحی کرد. این گیج ها پاسخ دینامیکی ضعیفی دارند.

گیج پیستونی

گیج های پیستونی برابر با فشار سیال به همراه فنر هستند. دقت این گیج ها نسبتاً پایین بوده و برای کار های حساس توصیه نمی شوند.

ستون سیال(مانومتر)

گیج های ستون سیالی شامل یک ستون سیال در یک تیوب است که انتهای آن در معرض فشار های مختلف می باشد. ستون تا زمانی که وزن آن (نیرویی که به دلیل گرانش اعمال می شود) افزایش یابد و یا کاهش یابد  در تعادل به فشار دیفرانسیلی بین دو انتهای تیوب (نیروی اعمال شده به دلیل فشار سیال) می باشد. یک ورژن بسیار ساده تیوب u شکل است که نیمه پر از سیال است ، یک طرف آن که به منطقه مورد نظر  متصل است  و طرف دیگر آن به فشار مرجع (که ممکن است فشار اتمسفر و یا خلا باشد ) متصل است. تفاوت سطح سیال در این مانومتر، نشان دهنده ختلاف فشار است. فشار اعمال شده توسط ارتفاع ستون مایع h و چگالی  ρ  با معادل فشار هیدروستاتیک P = hgρ به دست می آید. بنابراین اختلاف فشار بین فشار اعمال شده P_a و فشار مرجع  P₀ در یک مانومتر u شکل به راحتی توسط معادله P_a − P₀ = hgρ به دست می آید. به عبارت دیکر، فشار در انتهای سیال (که در شکل آبی نشان داده شده است) باید متعادل و برابر باشد ( از آن جا که مایع استاتیک و راکد است) و به همین ترتیب  P_a = P₀ + hgρ در بسیاری از اندازه گیری های ستون مایع، نتیجه اندازه گیری ارتفاع h است. که معمولا در واحد های میلی متر (mm) و سانتی متر (cm) و یا اینچ (inch) بیان می شود. h  هم چنین به عنوان هد فشاری شناخته می شود. هنگامی که به عنوان هد فشاری بیان می شود، فشار در واحد های طولی مشخص شده و ارتفاع مایع باید اندازه گیری شود. ضمناً دمای سیال کاری نیز باید مشخص گردد، چرا که چگالی سیال ( ρ) تابع دما است. بنابراین، برای مثال، هد فشاری شاید 742.2 mm_Hg و یا 4.2 in_H2O در 59 درجه فارنهایت برای اندازه گیری با جیوه یا آب به عنوان سیال مانومتر به ترتیب نوشته شود.
کلمه ی “گیج” یا “خلا” ممکن است به کلمه اندازه گیری اضافه شود تا فشار بالا و پایین اتمسفر تشخیص داده شود. هر دو میلی متر جیوه و اینچ آب هد های فشاری رایج هستند. که می توانند با استفاده از تبدیل واحد فشار و فرمول های بالا به واحد های فشار SI تبدیل شوند. اگر مایع اندازه گیری شده به طور قابل توجهی متراکم و چگال باشد، ممکن است اصطلاح هیدرواستاتیک برای ارتفاع بین سطح متحرک مانومتر که در آن کار می کند و محل مورد نظر نصب گیج فشار به کار برده شود به جز هنگام اندازه گیری فشار دیفرانسیلی سیال( برای مثال یک ورقه اوریفیس با ونتوری)، در این صورت باید تخلیه چگالی مابع اندازه گیری شود. اگرچه هر گونه سیال می تواند مورد استفاده قرار گیرد اما جیوه با تراکم بالا (13.534 gr/cm) و فشار بخار کم ترجیح داده می شود.

برای اختلافات فشاری کم، روغن های سبک و یا آب معمولی استفاده می شود. ( حالت دوم باعث افزایش واحد های اندازه گیری مانند گیج آب و میلی متر H2O می شود. ) فشار سنج های ستون مایع دارای کالیبراسیون خطی بالایی می باشند. هنگام اندازه گیری خلا، سیال کاری می تواند تبخیر شود و اگر فشار بخار آن زیاد باشد می تواند خلا را آلوده کند. هنگام اندازه گیری فشار سیال، یک حلقه پر شده با گاز یا یک سیال سبک می تواند سیالات را برای جلوگیری از اختلاط آن ها جدا کند، که این کار غیر ضروری می باشد. مثلا زمانی که جیوه به عنوان سیال مانومتر جهت اندازه گیری فشار دیفرانسیلی مانند آب به کار می رود. گیج های هیدرواستاتیک ساده می تواند محدوده فشار هایی از یک torr (حدود 100 پاسکال) تا حدود چند اتمسفر (تقریبا 1000000 پاسکال) را اندازه می گیرد.

مانومتر سیال تک لبه یک مخزن بزرگتر به جای تیوب U شکل یک طرفه و ستون باریک مقیاس کناری دارد. ستون ممکن است خم شود تا حرکت مایع را تقویت می کند. بر اساس استفاده  و ساختار، انواع مختلفی از فشار سنج استفاده می شود.

1. مانومتر آسان
2. میکرو مانومتر
3. مانومتر دیفرانیسلی
4. مانومتر دیفرانسیل معکوس

گیج فشار MCleod

گیج فشار MCleod نمونه ای از گاز را ایزوله کرده و آن را در یک فشار سنج جیوه ای اصلاح شده -تا زمانی که فشار چند میلی متر جیوه باشد- فشرده می کند. این تکنیک بسیار آهسته بوده و جهت نظارت مستمر نامناسب می باشد، اما دقت بالایی دارد. بر خلاف دیگر گیج های فشار، خوانایی گیج MCleod بسته به ترکیبات گاز دارد زیرا به فشرده سازی آن متکی است. با توجه به فرآیند فشرده سازی، گیج MCleod به طور کامل از فشار های جرئی حاصل از بخارهای متراکم شده، مانند روغن در پمپ ها، جیوه، و یا حتی آب اگر به اندازه کافی فشرده شود، صرف نظر می شود. محدوده فشاری موثر از حدوده 4-10 Torr (تقریبا 2-10 پاسکال) تا خلا تا فشار 6-10 Torr می باشد. 0.1 میلی پاسکال 4-10 کمترین میزان اندازه گیری فشار است که با تکنولوژی های جدید ممکن است. دیگر گیج های خلا می توانند فشار های کمتر را نیز اندازه گیری کنند اما به صورت غیر مستقیم و با استفاده از اندازه گیری خواص وابسته به فشار ممکن است. این روش اندازه گیری غیر مستقیم باید توسط اندازه گیری های مستقیم، اغلب توسط گیج های MCleod  به واحد SI اصلاح شود.

گیج های فشار Aneroid

گیج های Aneroid بر اساس یک المان حساس به فشار متالیک که تحت تاثیر اختلافات فشاری بر آن به صورت الاستیکی فشرده می شود، می باشد.  Aneroid به معنی “بدون سیال” می باشد و این گیج متمایز از گیج های هیدرواستاتیک است. اگرچه، گیج های Aneroid می تواند برای اندازه گیری فشار سیال همانند گاز استفاده شود.

به دلایل ذکر شده، آن ها اغلب به عنوان گیج های مکانیکی شناخته می شود. گیج های Aneroid به نوع گاز مورد اندازه گیری بستگی ندارد. این گیج ها بر خلاف گیج های حرارتی و یونیزه شده می باشد که نسبت به گیج های فشار هیدوراستاتیک احتمال کمتر آلوده شدن دارند.

عنصر حساس به فشار می تواند تیوب بوردون، دیافراگم، کپسول و یا مجموعه ای از بلوز باش که در محدوده مورد نظر قرار می گیرد. انحراف عنصر حساس به فشار ممکن است به دو روش 1- پیوند متصل به شوزن یا 2- یک مبدل ثانویه خوانده می شود. رایج ترین مبدل ثانویه در گیج های مدرن خلا تعبیر ظرفیت خازنی با توجه به انحراف مکانیکی است. گیج هایی که بر اساس تغییرات ظرفیت خازن می باشند، اغلب به عنوان فشار سنج های خازنی نامیده می شوند.

گیج بوردون

گیج فشار بوردون از این اصل که لوله مسطح تمایل دارد صاف باشد و یا در مقطع زمانی تحت فشار به فرم دایره ای خود باز می گردد، استفاده می کند. این تغییر در مقطع زمانی به ندرت میزان قابل توجهی می باشد. فشار مواد تیوب با تشکیل لوله به شکل C و یا منحنی است ، بنابراین کل تیوب تمایل به مسطح شدن و یا باز شدن الاستیکی هنگامی که تحت فشار است، دارد. ایوان بوردون حق ثبت اختراع این نوع گیج را در سال 1849 در فرانسه گرفت و به طور گسترده ای به علت حساسیت ، حالت خطی و دقت فوق العاده آن مورد پذیرعموم قرار گرفت. ادوارد اشکرافت حق ثبت اختراع آمریکایی بوردون را در سال 1852 گرفت و تولید کننده اصلی این گیج ها شد. هم چنین در سال 1849، برنارد چایفر در ماگدبورگ، آلمان حق ثبت اختراع گیج فشار دیافراگمی همراه با گیج بوردون را گرفت. این اختراعات انقلابی در صنعت اندازه گیری به بوجود آورد. اما در سال 1875  پس از انقضای ثبت اختراع بوردون، کمپانی او و چایفر و بودنبرگ گیج های تیوبی بوردون را تولید کردند.

در عمل یک لوله نازک دیواری مسطح در انتهای بسته به یک لوله حاوی فشار سیال برای اندازه گیری متصل می شود. همانطور که فشار افزایش می بابد. انتهای بسته در قوس حرکت می کند و این حرکت باعث چرخش (قطعه ای از) دنده که در تماس با یک لینک اتصال که معمولا قابل تنظیم است، می گردد. فشار دیفرانسیل با ایتفاده از گیج های حاوی دو لوله بوردون و مراه با اتصالات می تواند اندازه گیری شود.  بوردون تیوب ها فشار را اندزاه گیری می کنند، نسبت به فشار اتمسفر محیطی ، در مقایسه با فشار مطلق خلا به عنوان یک حرکت معکوس شناخته می شود. یعضی از بارومتر های آنروئیدی از لوله های بوردون دو طرف بسته استفاده می کنند ( اما بیشتر آن ها از دیافراگم ها و یا کپسول ها استفاده می کنند ).

هنگامی که فشار اندازه گیری شده به سرعت پالس می شود، مانند زمانی که گیج در مجاورت یک پمپ است، محدودیت اوریفیس در لوله اتصال، برای جلوگیری از سایش غیر ضروری در چرخ دنده ها استفاده می شود. هنگامی که کل گیج تحت ارتعاشات مکانیکی باشد، محفظه شامل اشاره گر و کارت نمایشگر می تواند با روغن و یا گلیسیرین پر شود. ضربه زدن به صفحه گیج توصیه نمی شود، چراکه قرائت واقعی را که توسط گیج ارائه شده را جعل می کند. بوبه بوردون از صفحه گیج مجزاست و بنابراین تاثیری بر روی فشار واقعی ندارد.

در تصاویر زیر محافظ شفاف با فشار ترکیبی مواجه می شود همچنین فشار خلا و مکانیزم حذف شده است. این گیج مخصوص ترکیبی از گیج فشار و خلا می باشد که برای تشخیص در خودرو استفاده می شود.

• سمت چپ صفحه، که جهت اندازه گیری خلا منیفولد استفاده می شود، به سانتی متر جیوه بر روی مقیاس داخلی و اینچ جیوه بر مقیاس بیرونی کالیبره شده است.
• سمت راست صفحه، برای اندازه گیری فشار سیال پمپ و یا افزایش توربو به کار برده می شود. کالیبره این مورد به صورت 1 kgf/cm²  بر مقیاس داخلی و پوند بر اینچ مربع بر مقیاس بیرونی است.

اطلاعات مکانیکی و اجزای گیج فشار :

قطعات ثابت :

A – بلوک گیرنده : این قطعه به لوله ورودی انتهای ثابت لوله بوردون (1) متصل است و صفحه شاسی (B) را نگه می دارد و دو سوراخ پیچ ها را می گیرد و محفظه را ایمن نگه می دارد.

B: صفحه شاسی : کارت صفحه به این قسمت متصل است. این قطعه شامل سوراخ هایی تحمل کننده برای محور هاست.

C صفحه شاسی ثانویه : این قطعه انتهای بیرونی محور ها را پشتیبانی می کند.

D: پست هایی برای اتصال دو بشقاب شاسی

قطعات متحرک:

1. انتهای ثابت لوله بوردون. این قطعه با لوله ورودی از طریق بلوک گیرنده ارتباط برقرار می کند.
2. انتهای متحرک لوله بوردون. این پایانه مهر و موم شده است.
3. محور و پین محوری
4. لینک اتصال پین محوری به اهرم همراه با پین ها که اجازه چرخش به مفصل ها را می دهد.
5. اهرم. این قطعه گسترش دهنده چرخ دنده است.
6. پین محور چرخ دنده
7.  چرخ دنده
8. محور سوزنی نشانگر . این قطعه دنده تیزی دارد که چرخ دنده را می گیرد و از طریق صفحه تا سوزن نشانگر گسترش می یابد. با توجه به فاصله کوتاه بین بازوی اهرمی و پین محوری و اختلاف بین شعاع موثر دنده تیز و چرخ دنده، هر حرکتی در لوله بوردون به شدت تقویت می شود و حرکت کوچک لوله باعث حرکت بزرگ سوزن شاخص می گردد.
9. فنر مویی به طور پیش فرض برای از بین بردن ضربه و هیسترسیس دنده قرار داده می شود.

گیج دیافراگمی

نوع دوم از گیج های آنیروئید از انحنای یک غشای انعطاف پذیر استفاده می کند که مناطق مختلف فشار را جدا می کند. مقدار انحراف در فشار های شناخته شده تکرار می شود. در نتیجه فشار با استفاده از کالیبراسیون می تواند اندازه گیری شود. دفرمه شدن دیافراگم نازک با اختلاف فشار در بخش دوم باز شده و یا می تواند در مقابل و یا در فشار رفرنس ثایت دیگری برای اندازه گیری فشار مطلق ایجاد شود. این دفرمه شدن با استفاده از تکنیک های مکانیکی نوری و یا خازنی می تواند اندازه گیری شود. در این نوع گیج ها از دیافراگم های سرامیکی و متالیک استفاده می شود.

محدوده کارآمد: بالاتر از 2-10 Torr ( تقریبا 1 پاسکال)

جهت اندازه گیری مطلق، کپسول های فشاری جوشی همراه دیافراگم ها در طرف دیگر اغلب استفاده می شود.

تقسیم بندی از نظر شکل:

• تخت
• راه راه
• لوله مسطح
• کپسول

بلوز Bellows

در گیج هایی که به منظور اندازه گیری فشار های کوچک و اختلاف فشار هستند، یا نیاز به اندازه گیری فشار مطلق است از آن استفاده می شود. چرخ دنده و سوزن با محفظه های bellows بسته و مهر و موم شده به کار انداخته می شوند، که به عنوان aneroid گفته می شوند که به معنی ” بدون سیال” می باشد. ( بارومتر های اولیه از یک ستون سیال مانند آب و یا سیال فلزی مانند جیوه همراه با خلا استفاده می کردند ) bellows در بارومتر های آنیروئید استفاده می شود( بارومتر های همراه با سوزن نشانگر و کارت dial)

کوپلینگ مغناطیسی

این گیج ها با استفاده از جذب دو آهنربا اختلاف فشار را به نشانگر متحرک dial معرفی می کند. زمانی که فشار دیفرانسیلی افزایش می یابد. یک آهنربا به یک پیستون یا دیافراگم پلاستیکی متحرک متصل می شوند. آهنربای چرخشی که به نشانگر متصل است، سپس به صورت یکنواخت حرکت می کند . برای ایجاد دامنه های مختلف فشار، اندازه فنر می تواند افزایش یا کاهش یابد.

گیج روتور چرخشی

گیج روتور چرخشی با اندازه گیری مقدار چرخش توپ که آهسته شده است با استفاده از ویسکووزیته گاز اندازه گیری شده کاهش می یابد. توپ از استیل ساخته شده است و در داخل تیوب استیل که یک طرف آن بسته است، به صورت مغناطیسی شناور قرار گرفته است و در معرض گاز قرار می گیرد که در طرف دیگر اندازه گیری شود. توپ به وسیله سرعت ( حدود 2500 رادیوم بر ثانیه) بالا آورده می شود، و سرعت آن بعد از خاموش کردن درایو با استفاده از مبدل الکترومغناطیس اندازه گیری می شود. محدوده فشار ابزار از 5-10 تا 102 پاسکال (103 پاسکال با دقت کم) می باشد. این حالت به اندازه کافی ثابت و دقیق است که به عنوان استاندارد ثانویه استفاده شود. این ابزار نیاز به برخی مهارت و دانش ها دارد که به درستی استفاده شود. اصلاحات مختلفی باید اعمال گردد و توپ باید قبل از استفاده به مدت 5 ساعت در فشار کمتر از فشار اندازه گیری شده مد نظر چرخیده شود. این حالت بیشتر در آزمایشگاه های کالیبراسیون و تحقیقات که در آن دقت بالا مورد نیاز است و تکنسین های واجد شرایط در دسترس هستند، مفید است.

سنسور های فشار الکترونیک

• گیج فشار پیزوسیستیو  (piezoresistive) : این سنسور ها از اثر پیزورسیستیو گیج های فشار تضمینی جهت شناسایی فشار اعمال شده، استفاده می کند.

• ظرفیت پذیری : از حفره های فشاری و دیافراگمی برای ایجاد یک خازن متغیر برای شناسایی فشار از طریق فشار اعمال شده استفاده می کند.

• مغناطیسی : جابه جایی دیافراگم با استفاده از تغییرات ظرفیت القایی مغناطیسی (مقاومت) ، LVDT، اثر هال و یا با اصل جریان گردابی اندازه گیری می شود.

• پیزو الکتریک : از اثر پیزوالکتریک در برخی مواد مانند کوارتز و برای اندازه گیری فشار بر روی مکانیزم حساس به فشار استفاده می شود.

• نوری : از تغییر فیزیکی فیبر نوری برای تشخیص فشار با استفاده از فشار اعمال شده استفاده می شود.

• پتانسیو متریک : از حرکت پاک کننده در طول یک مکانیزم حسای برای اندازه گیری استرس (فشار) یا تغییرات در چگالی گاز ناشی از فشار کاربردی استفاده می کند.

انواع گیج فشار در برند و سایز های مختبف در بزرگترین فروشگاه اینترنتی صنعتی با پایین ترین قیمت عرضه می گردد. جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره فنی رایگان با ما تماس بگیرید و از مشاوره فنی رایگان همکاران ما بهره مند گردید. هم چنین می توانید سفارشات خود را به صورت اینترنتی ثبت نمایید.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]