يتم تعريف الضغط على أنه كمية مقاسة: ويمكن وصفه بأنه القوة التي يمارسها سائل أو غاز على السطح، وعادة ما يتم قياسه بالقوة لكل وحدة مساحة. الوحدات الشائعة هي باسكال (Pa)، بار (بار)، N/mm²، أو رطل لكل بوصة مربعة.
تعريف المستشعر: المستشعر هو جهاز يقيس كمية فيزيائية ويحولها إلى إشارة. يمكن أن تكون الكمية المقاسة هي درجة الحرارة، أو الطول، أو القوة، أو الضغط، وما إلى ذلك. وتكون الإشارة عادة إشارة كهربائية، ولكنها يمكن أن تكون أيضًا إشارة ضوئية.
تعريف مستشعر الضغط: مستشعر الضغط هو أداة مكونة من -عناصر حساسة للضغط تحدد الضغط الفعلي المطبق على المستشعر (باستخدام مبادئ تشغيل مختلفة) وتحول معلومات الضغط إلى إشارة خرج.
مبادئ قياس الضغط
تستخدم أجهزة استشعار الضغط مجموعة متنوعة من التقنيات لتوفير نتائج دقيقة.
مستشعرات الضغط القائمة على الانفعال:** تستخدم هذه الأجهزة مقاييس الانفعال كعنصر حساس للضغط، ويتم تحقيق ذلك عادةً عن طريق ربط مقياس انفعال من رقائق معدنية أو حاجز بمطاط صناعي أسطواني. الميزة الكبرى لمستشعرات الضغط-القائمة على الضغط هي صلابتها العالية للغاية، مما يسمح بقياس الضغوط حتى 15000 بار. عادة ما يتم إجراء التوصيلات الكهربائية باستخدام جسر ويتستون، مما يؤدي إلى قياسات دقيقة ومتسقة للغاية.
مستشعرات الضغط السعوي: ** تستخدم غرفة الضغط والحجاب الحاجز لتوليد سعة متغيرة. عند تطبيق الضغط، يتشوه الحجاب الحاجز، وتنخفض السعة وفقًا لذلك. يتم بعد ذلك إخراج إشارة كهربائية تعتمد على الجهد - من خلال دائرة القياس. تقتصر هذه المستشعرات على ضغوط منخفضة تبلغ حوالي 40 بار.
مستشعرات الضغط المقاومة للضغط:** تتكون من حاجز مصنوع أساسًا من السيليكون، باستخدام مقياس إجهاد متكامل لاكتشاف الإجهاد الناتج عن الضغط المطبق. عادةً ما يُستخدم جسر ويتستون لتقليل الحساسية وزيادة الإنتاج. نظرًا للمواد المستخدمة، يقتصر الضغط على حوالي 1000 بار.
على عكس التقنيات المذكورة أعلاه، تستخدم مستشعرات ضغط الرنين التغيرات في تردد الرنين لآلية القياس لقياس الضغط الناتج عن الضغط المطبق.** في هذا النوع من تصميم المستشعر، يمكن تعريض عنصر الرنين إلى وسط، حيث يعتمد تردد الرنين على كثافة الوسط. عادة ما تكون هذه المستشعرات حساسة للصدمات والاهتزازات.
تشتمل أجهزة استشعار الضغط الأخرى التي لا تستخدم جسم قياس على أجهزة استشعار الضغط الحراري أو التأين، والتي تستخدم تغيرات الكثافة بسبب تدفق الجزيئات المشحونة لقياس الضغط المطبق.
فئات قياس الضغط
يمكن تصنيف أجهزة استشعار الضغط بعدة طرق، بما في ذلك نطاق الضغط الذي تقيسه، أو نطاق درجة حرارة التشغيل، أو نوع الضغط الذي تقيسه.
مستشعر الضغط المطلق: يقيس الضغط بالنسبة للغرفة المرجعية (بالقرب من الفراغ).
حساس الضغط المقياسي: أو حساس الضغط النسبي، يستخدم لقياس الضغط نسبة إلى الضغط الجوي الحالي.
حساس الضغط المحكم: يشبه حساس الضغط المقياس، لكنه يقيس الضغط نسبة إلى ضغط ثابت وليس الضغط الجوي الحالي.
مستشعر الضغط التفاضلي: يحدد الفرق بين ضغطين ويمكن استخدامه لقياس انخفاض الضغط ومستوى السائل ومعدل التدفق وما إلى ذلك.
من المزايا المهمة لأجهزة استشعار الضغط المطلق أنها يتم قياسها دائمًا مقابل نفس الضغط المرجعي (الفراغ)، وبالتالي لا تتأثر بالتغيرات في الضغط الجوي ودرجة الحرارة.
