در شماره قبل به معرفی انواع مدل‌های فشارسنج و اصول کارکرد و کاربردهای آن‌ها پرداختیم. در این شماره بر آنیم تا به تشریح پارامترهای فنی موثر در انتخاب مدل مناسب فشارسنج و روش‌های کالیبراسیون فشارسنج‌ها بپردازیم.

یکی از دشوارترین جنبه‌های انتخاب یک فشارسنج، فهم و تفسیر مشخصه‌های فنی  فشارسنج است. اغلب کارشناسان الزامات محل اندازه گیری فشار را به خوبی می‌دانند ولی تطبیق این الزامات با فشارسنج‌های موجود برای آنها دشوار است. لذا دراین بخش به شرح پارامترهای معرفی‌شده در مشخصه‌های فنی فشارسنج‌ها می‌پردازیم. 

نوع سیال مورد اندازه‌گیری در انتخاب فشارسنج  مناسب بسیار مهم است و در صورت انتخاب غلط فشارسنج، می‌تواند بر حسب نوع سیال باعث ایجاد مشکلات اندازه‌گیری و یا حتی خطرات صنعتی، جانی و بهداشتی گردد.

سیال می‌تواند گاز، مایع رقیق و یا مایع غلیظ  باشد. باید مشخص باشد که سیال حلال و خورنده است یا غیر خورنده، سیال دارویی و غذایی است یا صنعتی و بر اساس آن نوع فشارسنج انتخاب شود.

در صورت خروجی فشارسنج  ولتاژ باشد باید در اندازه‌گیری به نویز 50 هرتز برق شهر توجه نمود تا باعث خطای اندازه‌گیری نشود. به این منظور بهتر است از سیم‌های به هم تابیده شیلددار استفاده نمود و در مسیر تغذیه به زمین و سیگنال خروجی به زمین از خازن‌های با مقدار مناسب استفاده نمود تا نویز حذف گردد. در صورتی که فاصله اندازه‌گیری دور باشد بهتر است از فشارسنج‌های با خروجی جریان استفاده کرد تا اثر ولتاژهای القایی و امپدانس سیم حذف شود. در این حالت معمولا از خروجی 4 تا 20 میلی آمپر استفاده می‌شود که 4 میلی آمپر برای حداقل فشار و 20 میلی آمپر برای حداکثر فشار خروجی فشارسنج  تنظیم می‌شود. خروجی‌های دیجیتال نیز باعث کاهش سیم‌کشی و هم‌چنین کاهش نویز می‌شوند. امروزه خروجی‌های بی‌سیم نیز در حال افزایش هستند.

سازندگان حداقل و حداکثر فشار اندازه‌گیری را به عنوان رنج اندازه‌گیری معرفی می‌نمایند. بهتر است رنج اندازه‌گیری حداقل یک و نیم برابر رنج فشار مورد اندازه‌گیری انتخاب شود تا اضافه فشارهای مقطعی موجود در فرآیند باعث خرابی فشارسنج نشود. ولی باید دقت نمود که اگر رنج اندازه‌گیری فشارسنج خیلی بیشتر از رنج اندازه‌گیری واقعی مورد نیاز انتخاب شود می‌تواند باعث کاهش رزولوشن خروجی و دقت اندازه‌گیری بشود.

محدوده بین حداقل و حداکثر فشار قابل اندازه‌گیری محدوده دینامیک نیز نامیده می‌شود. در حداقل فشار، عامل محدودکننده، نویز سیستم الکترونیک تقویت سیگنال خروجی فشارسنج و در حداکثر فشار، عامل محدودکننده، حداکثر ولتاژ تغذیه مدار است. عامل محدودکننده دیگر در حداکثر فشار، ساختار مکانیکی فشارسنج  و حداکثر تحمل فشار آن بیش از آسیب دیدن اجزای داخلی آن است.

باید مشخص شود که قرار است فشار پایدار، فشار متغیر و یا فشار گذرا اندازه‌گیری شود. فشار پایدار به عنوان فشار استاتیک و فشار متغیر به عنوان فشار دینامیک و تغییرات لحظه‌ای فشار به عنوان فشار گذرا مطرح می‌گردند. در اندازه‌گیری استاتیک فشارسنج  باید قادر به اندازه‌گیری در فرکانس صفر و یا DC باشد. در اندازه‌گیری دینامیک و گذرا باید به حداکثر فرکانس مورد نیاز در اندازه‌گیری دقت نمود تا فشارسنج  قادر به اندازه‌گیری در این محدوده فرکانسی باشد و خود فشارسنج  نیز در این ناحیه فرکانسی دارای رزونانس نباشد، در غیر این صورت نتایج اندازه‌گیری معتبر نخواهند بود. در اندازه‌گیری فشار دینامیک پاسخ فرکانسی و فرکانس قطع بالا مهم هستند و در اندازه‌گیری فشار گذرا علاوه بر پاسخ فرکانسی و فرکانس قطع بالا، پارامترهای مرتبط با پاسخ پله فشارسنج از قبیل زمان صعود  و ... نیز توسط سازنده ارائه می‌شوند.

پاسخ فرکانسی فشارسنج تغییرات حساسیت آن را در کل بازه فرکانسی کارکرد آن نشان می‌دهد.این پاسخ عموماً پاسخ فرکانسی دامنه است و پاسخ فرکانسی فاز به ندرت ارائه می‌شود. تغییرات حساسیت با درصد یا دسیبل نسبت به حساسیت مرجع نمایش داده می‌شوند.

معمولاً بازه کاری فشارسنج در فرکانس‌های کمتر از نصف یا دوسوم فرکانس رزونانس است بنابراین باید در انتخاب فشارسنج به این مسأله دقت کرد. در حین کار نیز می‌توان از یک فیلتر الکتریکی یا مکانیکی برای حذف فرکانس‌های نزدیک به فرکانس رزونانس استفاده نمود.

بعضی انواع فشارسنج مانند فشارسنج  استرین‌گیج یا پیزورزیسیتیو توانایی اندازه‌گیری در فرکانس صفر یا فشار استاتیک را دارا هستند ولی در فشارسنج‌های پیزوالکتریک، حداقل فرکانس قابل اندازه‌گیری توسط سازنده بیان می‌شود.

در ساخت فشارسنج می‌توان از مواد پیزوالکتریک، پیزورزیستیو، فیلم لایه نازک ، کرنش‌سنج (استرین گیج)، خازنی، پتانسیومتری، نوری، نیمه‌هادی (MEMS )، مغناطیسی، اثر هال، حرارتی، رزونانسی، یونیزاسیون و.... به عنوان سنسور استفاده نمود و مصرف‌کننده می‌تواند بر حسب کاربرد، پارامترهای فنی مورد نیاز، قیمت، وزن، سایز، شرایط محیط استفاده و ... تکنولوژی به کار رفته در فشارسنج را انتخاب نماید ولی عمدتا برای کاربردهای استاتیک از استرین‌گیج و برای کاربردهای دینامیک و گذرا از مواد پیزو الکتریک، پیزورزیستیو و یا فیلم لایه نازک استفاده می‌شود. معمولاً هر یک از کارخانه‌های معتبر سازنده فشارسنج فقط در یک یا دو نوع از این تکنولوژی‌ها جهت تحقیق و توسعه و تولید سرمایه گذاری می‌کنند.
ادامه مطلب...