سنسور فشار

سنسور فشار چیست؟

سنسور فشار (Pressure Sensor) یکی از تجهیزات پرکاربرد در حوزه ابزار دقیق است که برای اندازه‌گیری فشار مایعات یا گازها با استفاده از المنت‌ های حساس به فشار مختلف به کار می‌ رود. این حسگرها تغییرات فشار را تشخیص داده و متناسب با فشار اعمال‌ شده، یک سیگنال الکتریکی تولید می‌ کنند. خروجی سنسور فشار معمولاً به‌ صورت تغییر در ولتاژ، جریان یا مقاومت الکتریکی است که رابطه مستقیمی با مقدار فشار اندازه‌گیری‌شده دارد.

در صنعت، از اصطلاحات مختلفی برای توصیف این تجهیز استفاده می‌ شود که گاهی به‌ جای یکدیگر به کار می‌ روند. این اصطلاحات شامل مبدل فشار (Pressure Transducer) و ترانسمیتر فشار (Pressure Transmitter) هستند. با وجود تفاوت‌ های جزئی در کاربرد و نوع خروجی، تمامی این تجهیزات وظیفه اندازه‌گیری فشار و تولید سیگنال خروجی متناسب را بر عهده دارند.

از رایج‌ ترین انواع سنسورهای فشار میتوان به سنسورهای پیزوالکتریک و استرین گیج اشاره کرد که به‌ طور گسترده در اندازه‌گیری و کنترل سرعت هوا، سطح سیالات، سیستم‌ های پمپاژ و ارتفاع مورد استفاده قرار می‌ گیرند. در این مقاله از پیکاتک، انواع سنسور فشار صنعتی معرفی شده و به بررسی کاربردهای سنسور فشار، تفاوت آن با ترانسمیتر فشار، قیمت سنسور فشار و راهنمای خرید پرداخته می‌ شود.

انواع سنسور فشار

سنسورهای فشار در مدل‌ های متنوعی طراحی و تولید می‌شوند تا امکان اندازه‌گیری انواع فشار در شرایط کاری مختلف را فراهم کنند. در ادامه، به معرفی انواع سنسور فشار بر اساس نوع عملکرد و نوع فشار قابل اندازه‌گیری می‌ پردازیم:

سنسور فشار خازنی (Capacitive Pressure Sensor)

سنسورهای فشار خازنی از یک دیافراگم انعطاف‌ پذیر تشکیل می شوند که تحت تأثیر فشار ورودی تغییر شکل می‌ دهد. این تغییر شکل باعث ایجاد تغییر در ظرفیت خازنی بین دیافراگم و الکترود ثابت می‌ شود. میزان این اختلاف ظرفیت، مبنای اندازه‌گیری فشار قرار می‌ گیرد. این نوع سنسور دقت بالایی داشته و برای اندازه‌گیری فشارهای پایین و بسیار حساس گزینه‌ای مناسب محسوب می‌ شود.

سنسور فشار پیزومقاومتی (Piezoresistive Pressure Sensor)

سنسورهای فشار پیزومقاومتی بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی مواد نیمه‌ هادی یا کرنش‌ سنج‌ ها هنگام تغییر شکل دیافراگم عمل می‌ کنند. در این روش، کرنش‌سنج‌ ها به دیافراگمی که در معرض فشار قرار دارد متصل می‌ شوند و تغییر مقاومت آنها متناسب با میزان فشار اعمال‌ شده است.

دیافراگم‌ های فلزی معمولاً تحمل فشار بیش‌ازحد و فشار انفجاری بالاتری نسبت به مدل‌ های سرامیکی دارند. در سنسورهای پیزومقاومتی نیمه‌هادی، تغییر مقاومت ناشی از کرنش می‌ تواند تا ۱۰۰ برابر بیشتر از کرنش‌ سنج‌های فلزی باشد. به همین دلیل این سنسورها قادرند تغییرات فشار بسیار کوچک را با دقت بالا اندازه‌گیری کنند.

سنسور فشار استرین گیج یا کرنش‌ سنج (Strain Gauge Pressure Sensor)

سنسورهای فشار استرین گیج بر پایه تغییر مقاومت الکتریکی موادی مانند سیلیکون یا فلزات رسانا در اثر اعمال تنش مکانیکی کار می‌کنند. این پدیده به‌عنوان اثر پیزومقاومتی (Piezo-Resistive Effect) شناخته می‌ شود. در این سنسورها، تغییر شکل دیافراگم باعث ایجاد کرنش در گیج شده و در نتیجه، مقدار مقاومت الکتریکی تغییر می‌ کند. این تغییر مقاومت به‌ صورت یک سیگنال الکتریکی متناسب با فشار خروجی داده می‌ شود.

سنسور فشار پیزوالکتریک (Piezoelectric Pressure Sensor)

سنسورهای فشار پیزوالکتریک از خاصیت مواد پیزوالکتریک مانند کوارتز یا سرامیک استفاده می‌ کنند. هنگامی که به این مواد فشار یا تنش مکانیکی وارد می‌ شود، بار یا ولتاژ الکتریکی روی سطح آن‌ ها ایجاد می‌ گردد. میزان ولتاژ تولیدشده متناسب با نیروی اعمال‌ شده بوده و قطبیت آن جهت نیرو را مشخص می‌ کند. به دلیل پاسخ‌ دهی سریع این مواد، سنسورهای پیزوالکتریک گزینه‌ ای ایده‌آل برای اندازه‌گیری فشارهای دینامیکی و ضربه‌ای با تغییرات سریع هستند.

سنسور فشار نوری (Optical Pressure Sensor)

سنسورهای فشار نوری از فناوری تداخل‌ سنجی در فیبر نوری برای اندازه‌گیری تغییرات ناشی از فشار استفاده می‌کنند. این حسگرها نسبت به تداخل الکترومغناطیسی (EMI) کاملاً مصون بوده و برای استفاده در محیط‌های پرنویز یا نزدیک به منابع تابشی مانند تجهیزات رادیولوژی بسیار مناسب هستند. از مهم‌ ترین مزایای این سنسورها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• قابلیت استفاده در ابعاد بسیار کوچک
• امکان ساخت با فناوری MEMS
• ایمنی بالا برای کاربردهای پزشکی (قابل کاشت یا موضعی)
• امکان اندازه‌گیری فشار در چند نقطه مختلف در امتداد یک فیبر نوری

سنسور فشار مبتنی بر فناوری MEMS

سنسورهای فشار MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) شامل ساختارهای میکروالکترومکانیکی هستند که از مکانیزم‌ های اندازه‌ گیری خازنی یا پیزومقاومتی روی بستر سیلیکونی با دقت میکرونی استفاده می کنند. مدارهای تنظیم و پردازش سیگنال داخل پکیج، سیگنال بسیار کوچک تولید شده را به خروجی‌ های آنالوگ یا دیجیتال استاندارد تبدیل می‌ کنند. این سنسورها دارای ابعاد بسیار کوچک (معمولاً حدود ۲ تا ۳ میلی‌ متر) بوده و اغلب به‌ صورت SMD در تجهیزات الکترونیکی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

دسته‌ بندی سنسور فشار بر اساس نوع فشار

• سنسور فشار مطلق (Absolute Pressure Sensor): سنسور فشار مطلق مقدار فشار را نسبت به خلأ کامل اندازه‌ گیری می‌ کند. در این نوع سنسور، فشار اتمسفر به‌ عنوان مرجع در نظر گرفته نمی‌ شود و عدد خروجی، فشار واقعی محیط را نشان می‌ دهد. این سنسورها معمولاً در کاربردهایی که دقت بالا و مرجع ثابت اهمیت دارد مورد استفاده قرار می‌ گیرند.
• سنسور فشار نسبی یا گیج (Gauge Pressure Sensor): سنسور فشار نسبی یا گیج فشار را نسبت به فشار اتمسفر محیط اندازه‌گیری می‌ کند. به همین دلیل، مقدار اندازه‌گیری‌ شده می‌ تواند صفر یا حتی منفی باشد. این نوع سنسور رایج‌ ترین مدل سنسور فشار در صنایع مختلف بوده و کاربرد گسترده‌ای در سیستم‌ های صنعتی، هیدرولیک و پنوماتیک دارد.

کاربردهای سنسور فشار

سنسورهای فشار در طیف گسترده ای از کاربردها جهت سنج فشار مورد استفاده قرار می گیرند. کاربردهای رایج عبارتنداز:

• پایش و کنترل فشار در خطوط لوله مایعات و گازها
• سیستم‌ های پمپاژ برای جلوگیری از افزایش یا افت ناگهانی فشار
• سیستم‌ های هیدرولیک و پنوماتیک جهت کنترل عملکرد جک‌ ها و تجهیزات
• اندازه‌ گیری سطح سیالات در مخازن با استفاده از فشار هیدروستاتیک
• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی برای افزایش ایمنی و جلوگیری از حوادث
• سیستم‌ های تهویه مطبوع و HVAC برای کنترل فشار هوا و فیلترها
• مانیتورینگ فشار در بویلرها و دیگ‌ های بخار
• پایش فشار در کمپرسورها و مخازن تحت فشار
• صنایع غذایی و دارویی برای کنترل فرآیندهای تولید بهداشتی
• پایش فشار در صنایع خودروسازی (ترمز، روغن، بوست توربو)
• نگهداری پیشگیرانه (Predictive Maintenance) و ارسال هشدار در شرایط بحرانی
• صنایع آب و فاضلاب برای کنترل فشار شبکه و ایستگاه‌ های پمپاژ

تفاوت های سنسور فشار و ترانسمیتر فشار

سنسور فشار تجهیزی است که تغییرات فشار سیالات (مایع یا گاز) را تشخیص داده و آن را به یک سیگنال الکتریکی متناسب با فشار اعمال‌ شده تبدیل می‌ کند. در واقع، سنسور فشار به‌ عنوان عنصر اصلی اندازه‌گیری عمل کرده و مقدار فشار را به شکل سیگنال خام ارائه می‌ دهد.

خروجی سنسور فشار معمولاً به‌ صورت تغییر ولتاژ، جریان یا مقاومت است و به‌طور مستقیم با مقدار فشار اندازه‌گیری‌شده ارتباط دارد. به همین دلیل، سیگنال خروجی سنسور فشار اغلب برای استفاده مستقیم در فواصل کوتاه یا در مدارهای الکترونیکی داخلی مناسب است. در مقابل، ترانسمیتر فشار سیگنال الکتریکی تولیدشده توسط یک سنسور فشار یا ترانسدیوسر فشار را دریافت کرده و آن را به یک سیگنال استاندارد و قابل‌ اعتماد صنعتی تبدیل می‌ کند. این سیگنال سپس به سیستم‌ های کنترلی، PLC یا اتاق کنترل ارسال می‌ شود.

ترانسمیتر فشار علاوه‌بر انتقال سیگنال، وظایفی مانند تقویت، خطی‌ سازی، فیلتر نویز و جبران‌ سازی خطاهای دمایی را نیز انجام می‌ دهد و در نتیجه دقت، پایداری و قابلیت اطمینان اندازه‌گیری افزایش می‌ یابد. سیگنال خروجی ترانسمیتر فشار معمولاً یکی از موارد زیر است:

• سیگنال جریانی 4 تا 20 میلی‌ آمپر (رایج‌ ترین نوع در صنایع)
• سیگنال ولتاژی 0 تا 5 ولت یا 0 تا 10 ولت
• سیگنال‌های دیجیتال در سیستم‌های پیشرفته صنعتی

بنابراین سنسور فشار بیشتر در کاربردهای ساده، تجهیزات الکترونیکی یا سیستم‌ هایی با فاصله انتقال کوتاه استفاده می‌ شود، در حالی که ترانسمیتر فشار گزینه‌ای ایده‌ آل برای محیط‌های صنعتی، فواصل انتقال طولانی و سیستم‌ های کنترلی دقیق به‌ شمار می‌ رود.

عوامل موثر بر قیمت سنسور فشار

قیمت سنسور فشار تحت تأثیر چندین عامل مهم قرار دارد که توجه به آنها هنگام خرید بسیار ضروری است:

• نوع سنسور فشار: فناوری به‌کاررفته در سنسور (مانند خازنی، پیزومقاومتی، پیزوالکتریک یا استرین گیج) نقش تعیین‌ کننده‌ای در قیمت دستگاه دارد. هر فناوری مزایا و محدودیت‌ های خاص خود را دارد و بر اساس کاربرد، قیمت آن متفاوت است.
• جنس بدنه و متریال سنسور: استفاده از متریال با‌کیفیت مانند استیل ضدزنگ، آلیاژهای ویژه یا مواد مقاوم در برابر خوردگی می‌ تواند قیمت سنسور فشار را افزایش دهد. انتخاب متریال مناسب برای سیالات خورنده یا محیط‌های صنعتی اهمیت بالایی دارد.
• برند سازنده: برندهای معتبر جهانی اغلب به دلیل کیفیت ساخت بالاتر، خدمات پس از فروش و دقت اندازه‌ گیری بیشتر، قیمت بالاتری نسبت به برندهای متفرقه دارند.
• دقت اندازه‌ گیری: هرچه دقت سنسور فشار بالاتر باشد (یعنی درصد خطا کمتر)، قیمت آن نیز افزایش می‌ یابد. سنسورهای صنعتی پرمصرف معمولاً دقت ۰٫۵٪ تا ۱٪ دارند اما برای برخی صنایع خاص، سنسورهایی با دقت ۰٫۱٪ یا پایین‌ تر نیز تولید می‌ شود.
• محدوده اندازه‌گیری فشار: رنج کاری سنسور (حداقل تا حداکثر فشاری که سنسور قادر به اندازه‌گیری است) یکی از اصلی‌ ترین عوامل قیمت‌ گذاری است. سنسورهای فشار با محدوده بالا یا بسیار پایین معمولاً قیمت بالاتری دارند.

خرید انواع سنسور فشار از فروشگاه پیکاتک

فروشگاه اینترنتی پیکاتک به‌ عنوان یکی از معتبرترین بازارهای آنلاین ابزار دقیق در ایران، مجموعه‌ ای متنوع از تجهیزات اندازه‌گیری فشار شامل سنسور فشار، ترانسمیتر فشار و گیج فشار را از برترین برندهای معتبر جهانی با کیفیت تضمین‌ شده عرضه می‌ کند. تمامی انواع سنسور فشار صنعتی در پیکاتک با قیمت رقابتی ارائه شده و امکان ارسال سریع به سراسر کشور فراهم است.

برای خرید سنسور فشار کافی است به ابتدای این صفحه مراجعه کرده و پس از بررسی مشخصات فنی، کاربردها و قیمت به‌ روز محصولات، مناسب‌ ترین گزینه را انتخاب نمایید. همچنین در صورت نیاز به مشاوره تخصصی یا استعلام قیمت روز سنسور فشار، می‌ توانید با کارشناسان فروش پیکاتک تماس بگیرید و از راهنمایی فنی پیش از خرید بهره‌ مند شوید.

سوالات متداول

 سنسور فشار چیست؟

سنسور فشار ابزاری است که فشار گاز یا مایع را اندازه‌گیری کرده و آن را به یک سیگنال الکتریکی قابل پردازش تبدیل می‌ کند.

تفاوت سنسور فشار با ترانسمیتر فشار چیست؟

سنسور فشار معمولاً خروجی خام یا ضعیف‌تری مانند ولتاژ دارد، در حالی که ترانسمیتر فشار سیگنال استاندارد صنعتی مانند 4 تا 20 میلی‌ آمپر ارسال می‌ کند.

سنسور فشار در کدام صنایع کاربرد دارد؟

در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، HVAC، خودروسازی، غذایی و دارویی، پزشکی و سیستم‌ های صنعتی کاربرد گسترده دارد.

آیا سنسور فشار برای سیالات خورنده مناسب است؟

بله، در این شرایط از سنسورهایی با دیافراگم استیل ضدزنگ، هستلوی یا دیافراگم ایزوله استفاده می‌ شود.

قیمت سنسور فشار به چه عواملی بستگی دارد؟

نوع سنسور، رنج فشار، دقت، متریال بدنه، برند سازنده و نوع خروجی بر قیمت نهایی تأثیرگذارند.