انواع فشار سنجها

[azarafrooz 14221]

انواع فشارسنج­ها

1- خازني

2- LVDT

3- سنسورهاي فشار كششي

4- سنسورهاي پيزوالكتريك

ادوات اندازي‌گيري فشار به صورت­هاي متنوعي عمل مي‌كنند كه دراين‌ جا اين عملكردها را به طور كلي به سه دسته تقسيم مي‌كنيم :

الف) بر اساس تغيير مكان

ب) بر اساس كشش

ج) بر اساس خاصيت الكتريكي

الف ) تغيير مكان به صورت موقعيت جسمي نسبت به نقطه مرجع آن تعريف مي‌شود كه به دو دسته ، تغيير مكان زاويه اي وتغيير مكان خطي تقسيم مي‌شود. تغيير مكان خطي را به صورت موقعيت يك جسم در يك خط مستقيم نسبت به يك نقطه مرجع در نظر مي­گيرند وتغيير مكان زاويه‌اي را به صورت زاويه يك جسم نسب به يك نقطه ثابت مد نظر قرار مي‌دهيم .

ب ) اندازه‌گيري فشار با استفاده از كشش :

متداول‌ترين وسيله اندازه‌گيري ، اندازه‌گير كشش اتصال _سيم است .حساسه‌هاي كشش از فلز ساخته مي‌شوند كه به شكل‌هاي مختلف (به قطر تقريباً 001/0 اينچ) و يا ورق (به ضخامت حدود 3 ميكرومتر) و معمولاً به صورت مارپيچي ساخته مي‌شوند .متداولترين اندازه‌گيري كشش استرين‌گيج‌ها هستند .

ج ) حساسه‌هاي فشار پيزو :

بر دو نوع تقسيم مي‌شوند :

فشار پيزوالكتريك : با وارد آمدن فشار بر سطح ماده كريستال انرژي جنبشي وارد شده ، به انرژي الكتريكي (ولتاژ) تبديل مي‌شود وبا كنترل و پردازش اين انرژي ، ميزان فشار اندازه‌گيري مي‌شود .

فشار پيزو مقاومتي : در شكل يك حساسه فشار پيزو مقاومتي مجتمع يكپارچه به عنوان مثالي از كاربرد اثر پيزومقاومتي نشان داده شده است . غشايي بر روي يك زمينه سيليكاني ايجاد مي‌شود. ضخامت اين غشاء مي‌تواند از چند ميكرومتر تا ميلي متر بسته به فشاري كه اندازه‌گيري مي‌شود تغيير مي‌نمايد . اين غشاء به عنوان يك ديافراگم داخلي عمل مي‌كند . هنگاميكه اين غشاء تغيير شكل داده مي‌شود ، سطح آن كشيده شده و فشرده مي‌شود . در اين نقطه مقاومت‌ها در اثر انتشار و يا تزريق يون جمع مي‌شوند و متناظراً اينها كشيده يا فشرده مي‌شود .

يك حسگر فشار با سيگنال خروجي ديجيتال تحت عنوان حسگر فيليپ- فلاپ NMOS آماري معرفي شده است. شكل ساختار اين نوع سنسور را نشان مي دهد. در آغاز ساختار فيليپ- فلاپ در يك حالت ناپايدار قرار دارد. اين حالت مي تواند توسط دو مقاومت پيزو مقاومتي كه به وسيله فشار اندازه گيري شونده تغيير داده مي شوند متاثر شود و به پايداري برسد.

سنسورهاي فشار پيزو الكتريكي نسبت به سنسورهاي پيزو مقاومتي حساس تر و ارزان تر هستند آنها در مقايسه با سنسورهاي خازني ،يك مشخصه پاسخ تقريبا خطي ارائه مي‌كنند همچنين آماده سازي سيگنال ساده تر است.

سنسورهاي پيزو مقاومتي كه با استفاده از تكنولوژي سيليكان بر روي ياقوت كبود(SOS) توليد مي‌شوند،مي‌توانند در درجه حرارت هايي حداثر تا 425 درجه و فشارهايي حداكثر تا 10Pa به كار برده شوند.

سنسور فشار پيزو Siچندگانه در طي زمان هاي طولاني تر پايدارتر است. محدوده حرارتي عملكرد آن حداكثر تا 200 درجه سانتيگراد توسعه پيدا مي كند. رانش حرارتي ولتاژ خروجي مي‌تواند در مقايسه با سيليكان تك كريستالي به طور قابل ملاحظه اي كاسته شود