مقياس الضغط
هو الحساس الأكثر استخدامًا في الممارسة الصناعية. يستخدم على نطاق واسع في بيئات الأتمتة الصناعية المختلفة ، بما في ذلك الحفاظ على المياه والطاقة الكهرومائية ، والنقل بالسكك الحديدية ، والمباني الذكية ، وأتمتة الإنتاج ، والفضاء ، والعسكري ، والبتروكيماويات ، وآبار النفط ، والطاقة الكهربائية ، والسفن ، وأدوات الآلات ، وخطوط الأنابيب والعديد من الصناعات الأخرى ، ما يلي يقدم بإيجاز بعض مبادئ أجهزة الاستشعار الشائعة وتطبيقاتها. مستشعر ضغط طبي آخر.
إنه أحد أجهزة الاستشعار الأكثر استخدامًا في الممارسة الصناعية. بشكل عام ، يعد خرج مستشعرات الضغط العادية إشارة تناظرية. تشير الإشارة التناظرية إلى إشارة مستمرة تكون معلمات المعلومات الخاصة بها ضمن نطاق معين. أو في فترة زمنية متصلة ، يمكن تقديم الكمية المميزة للمعلومات التمثيلية الخاصة بها كإشارة لأي قيمة في أي لحظة. إن مستشعرات الضغط التي نستخدمها عادة مصنوعة بشكل أساسي من التأثير الكهروإجهادي ، وتسمى هذه المستشعرات أيضًا أجهزة الاستشعار الكهرضغطية.
نحن نعلم أن البلورات متباينة الخواص وغير متبلورة متباينة الخواص. عندما يتشوه بعض الوسط البلوري بالقوة الميكانيكية في اتجاه معين ، يحدث تأثير الاستقطاب ؛ عند إزالة القوة الميكانيكية ، فإنها ستعود إلى حالة غير مشحونة ، أي عندما تكون تحت ضغط ، قد تنتج هذه البلورات تأثيرًا كهربائيًا ، وهو ما يسمى تأثير الاستقطاب. طور العلماء مستشعر ضغط بناءً على هذا التأثير.
المواد الكهرضغطية المستخدمة بشكل رئيسي في أجهزة الاستشعار الكهرضغطية تشمل الكوارتز ، طرطرات الصوديوم والبوتاسيوم وفوسفات ثنائي هيدروجين الأمونيوم. من بينها ، الكوارتز (ثاني أكسيد السيليكون) عبارة عن بلورة طبيعية ، ويوجد التأثير الكهروضغطي في هذه البلورة. في نطاق درجة حرارة معينة ، تكون الخصائص الكهرضغطية موجودة دائمًا ، ولكن بعد أن تتجاوز درجة الحرارة هذا النطاق ، تختفي تمامًا الخصائص الكهرضغطية (درجة الحرارة المرتفعة هذه تسمى "نقطة كوري"). نظرًا لأن المجال الكهربائي يتغير قليلاً مع تغير الإجهاد (أي أن المعامل الكهرضغطية منخفض نسبيًا) ، يتم استبدال الكوارتز تدريجيًا ببلورات كهرضغطية أخرى. وطرطرات صوديوم البوتاسيوم لها حساسية كهرضغطية كبيرة ومعامل كهرضغطية ، ولكن لا يمكن تطبيقها إلا في بيئة درجة حرارة الغرفة والرطوبة المنخفضة. فوسفات الهيدروجين عبارة عن بلورة اصطناعية بكثافة نسبية 1.80 ونقطة انصهار 190 درجة. يمكن أن يتحمل درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية نسبيًا ومستقر في الهواء. الذوبان في الماء عند درجة حرارة الغرفة (20 درجة) هو 37.4 جم ، قابل للذوبان بشكل طفيف في الإيثانول وغير قابل للذوبان في الأسيتون ، لذلك تم استخدامه على نطاق واسع. في الوقت الحاضر ، يتم تطبيق التأثير الكهروإجهادي أيضًا على البلورات المتعددة ، مثل السيراميك الكهروضغطي الحالي ، بما في ذلك السيراميك الكهروضغطي تيتانات الباريوم ، PZT ، سيراميك كهرضغطية نيوبات ، سيراميك كهرضغطية من المغنيسيوم الرصاص ، وما شابه ذلك.
التأثير الكهروإجهادي هو مبدأ العمل الرئيسي لجهاز الاستشعار الكهروإجهادي ، ولا يمكن استخدام المستشعر الكهروإجهادي للقياس الثابت ، لأن الشحنة بعد القوة الخارجية يتم حفظها فقط عندما يكون للحلقة مقاومة إدخال لانهائية. هذا ليس هو الحال في الواقع ، لذلك يحدد هذا أن المستشعر الكهروإجهادي يمكنه فقط قياس الضغط الديناميكي.
تستخدم المستشعرات الكهرضغطية بشكل أساسي في قياس التسارع والضغط والقوة. مقياس التسارع الكهرضغطية هو مقياس تسارع شائع الاستخدام. لها مزايا الهيكل البسيط ، الحجم الصغير ، الوزن الخفيف والعمر التشغيلي الطويل. تم استخدام مقاييس التسارع الكهرضغطية على نطاق واسع في قياس الاهتزازات والصدمات للطائرات والسيارات والسفن والجسور والمباني ، وخاصة في مجالات الطيران والفضاء. يمكن أيضًا استخدام مستشعرات كهرضغطية لقياس ضغط الاحتراق وقياسات الفراغ داخل المحرك. يمكن استخدامه أيضًا في الصناعة العسكرية ، على سبيل المثال ، يتم استخدامه لقياس تغيير ضغط الغرفة وضغط موجة الصدمة للكمامة في الوقت الذي يتم فيه إطلاق رصاصة البندقية في الغرفة. يمكن استخدامه لقياس كل من الضغوط الكبيرة والصغيرة.
تستخدم المستشعرات الكهرضغطية على نطاق واسع في القياسات الطبية الحيوية. على سبيل المثال ، ميكروفونات القسطرة البطينية مصنوعة من مستشعرات كهرضغطية. نظرًا لأن قياس الضغط الديناميكي شائع جدًا ، فإن استخدام المستشعرات الكهرضغطية واسع جدًا.
بالإضافة إلى المستشعرات الكهربائية الانضغاطية ، توجد أيضًا مستشعرات مقاومة للضغط مصنوعة باستخدام التأثير المقاوم للضغط ، وأجهزة استشعار الضغط باستخدام تأثير الإجهاد ، إلخ. تستخدم مستشعرات الضغط المختلفة تأثيرات مختلفة ومواد مختلفة ، ويمكن تشغيلها في مناسبات مختلفة. استخدام فريد.
