كيف يعمل مقياس الضغط داخليا؟

عنصر الاستشعار الأساسي: حيث يصبح الضغط حركة

يعتمد كل مقياس ضغط ميكانيكي على عنصر استشعار مرن يتشوه جسديًا تحت الضغط. هذا التشوه هو نقطة البداية لسلسلة القياس بأكملها، ويحدد اختيار العنصر حساسية المقياس ومداه وملاءمته للوسائط المختلفة.

أنبوب بوردون

عنصر الاستشعار الأكثر شيوعًا هو أنبوب بوردون، وهو أنبوب مجوف منحني على شكل حرف "C" أو ملف، مغلق من أحد طرفيه ومتصل بمصدر الضغط من الطرف الآخر. عندما يدخل الضغط إلى الأنبوب، فإنه يحاول الاستقامة، تمامًا مثل بوق الحفلة الذي يتم فكه. إن حركة التقويم هذه صغيرة، غالبًا ما تكون بضعة ملليمترات فقط عند الطرف، ولكنها دقيقة وقابلة للتكرار عبر آلاف دورات الضغط. تصنع أنابيب بوردون عادةً من برونز الفوسفور، أو نحاس البريليوم، أو الفولاذ المقاوم للصدأ، مع اختيار المادة بناءً على نطاق الضغط وتآكل الوسائط.

بضعة ملليمترات من المعدن المنحل، تُترجم بأمانة عبر القرص - تلك هي المعجزة الهادئة الكاملة للمقياس الميكانيكي.

الحجاب الحاجز

A قياس ضغط الحجاب الحاجز يستخدم قرصًا رفيعًا ومرنًا، غالبًا ما يكون مموجًا لمزيد من الحساسية، وينثني عند الضغط على جانب واحد. حركة الثني هذه أصغر بكثير من حركة أنبوب بوردون، وغالبًا ما يتم قياسها بالميكرونات، وهذا هو السبب في أن مقاييس الحجاب الحاجز مناسبة بشكل خاص لتطبيقات الضغط المنخفض حيث تكون استجابة أنبوب بوردون أضعف من أن تتمكن من تحريك الإبرة بدقة. تُفضل الأغشية أيضًا عندما يكون السائل لزجًا، أو يحتوي على جسيمات، أو مسبب للتآكل، حيث يمكن عزل سطح الحجاب الحاجز بطبقة مقاومة للمواد الكيميائية أو سائل تعبئة منفصل.

عنصر الكبسولة

يتم تشكيل عنصر الكبسولة من خلال ربط اثنين من الأغشية المموجة من الخلف إلى الخلف، مما يؤدي إلى إنشاء غرفة محكمة الغلق تتوسع عندما يتجاوز الضغط الداخلي الضغط الخارجي. يتم استخدام هذا التصميم بشكل حصري تقريبًا لضغوط الغاز المنخفضة جدًا، وغالبًا ما تكون أقل من 1 رطل لكل بوصة مربعة، لأن مساحة سطح الحجاب الحاجز المضاعفة تنتج انحرافًا كافيًا لتشغيل آلية الإبرة حتى في ظل الحد الأدنى من القوة.

النقاط المرجعية المطلقة والمقياسية والفراغية

ما يقرأه المقياس يعتمد على ما يقيس الضغط عليه. هذه النقطة المرجعية مدمجة في التصميم الداخلي ولا يمكن تغييرها بعد التصنيع، ولهذا السبب فإن اختيار النوع الصحيح في البداية أمر مهم.

كيف يصل مقياس الضغط المطلق إلى الصفر الحقيقي

ان مقياس الضغط المطلق تم تصميمه بغرفة مرجعية محكمة الغلق تم إخلاؤها إلى فراغ شبه مثالي أثناء التصنيع، بدلاً من ترك جانب واحد من عنصر الاستشعار مفتوحًا للغلاف الجوي. ويعني مرجع الفراغ الداخلي هذا أن المقياس يقيس الضغط بالنسبة إلى الصفر الحقيقي، ولا يتأثر بالتغيرات الناجمة عن الطقس في الضغط الجوي. وهذا أمر ضروري في تطبيقات مثل أجهزة قياس الارتفاع، والتقطير الفراغي، وغرف الفراغ العلمية، حيث حتى التحول بنسبة 1-2٪ في الضغط الجوي من شأنه أن يؤدي إلى خطأ كبير في قراءة المقياس القياسي.

أجهزة القياس الرقمية: نهج داخلي مختلف

في حين تعتمد المقاييس الميكانيكية على مجموعات التروس والينابيع، تستخدم مقاييس الضغط الرقمية عملية داخلية إلكترونية بالكامل.

1. محول طاقة الضغط، غالبًا ما يكون عبارة عن غشاء رقيق لقياس الضغط أو مستشعر مقاوم للضغط، يتشوه تحت الضغط المطبق تمامًا مثل الحجاب الحاجز الميكانيكي.
2. يغير هذا التشوه المقاومة الكهربائية عبر دائرة صغيرة مرتبطة بسطح المستشعر.
3. ان internal microprocessor measures this resistance change and converts it into a calibrated pressure value.
4. يتم عرض النتيجة على شاشة LCD أو LED، غالبًا بدقة تبلغ 0.01 رطل لكل بوصة مربعة أو أقل، وهو ما يتجاوز بكثير ما يمكن أن تنقله الإبرة الميكانيكية بصريًا.

نصائح عملية لقراءة جهاز القياس الخاص بك والثقة فيه

إن فهم الآلية الداخلية يعطي فكرة عملية عن استخدام المقياس اليومي:

1. تشير الإبرة التي تقرأ أقل قليلاً من الصفر في حالة السكون إلى تآكل مجموعة التروس أو عنصر استشعار مرهق، وليس مشكلة في ملف المعايرة وحده.
2. يمكن أن يساعد النقر على المقياس الميكانيكي برفق قبل القراءة في تثبيت النابض الشعري الذي يحتوي على احتكاك طفيف، على الرغم من وجود إشارات ملتصقة مستمرة بأنه يحتاج إلى صيانة.
3. إذا كانت الدقة المرجعية للغلاف الجوي مهمة لتطبيقك، فتأكد مما إذا كنت تحتاج بالفعل إلى مقياس ضغط مطلق بدلاً من أداة قياس ضغط قياسية.
4. بالنسبة للسوائل المسببة للتآكل أو اللزجة أو الثقيلة، فإن التصميم الداخلي المعزول لمقياس ضغط الحجاب الحاجز سوف يدوم باستمرار أكثر من اتصال أنبوب بوردون المباشر.