سنسور/ترانسمیتر فشار کرنش با گیج PT501

گیج کرنش سنسورهای فشار /ترانسمیترها دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار هستند که بر اساس «اثر کرنش» توسعه یافته‌اند. مکانیزم اصلی آن‌ها شامل کرنش‌سنج‌ها به عناصر حسگری کشسان متصل شده‌اند که تغییر شکل مکانیکی ناشی از فشار را به تغییرات مقاومت تبدیل می‌کنند. این تغییرات سپس از طریق مدارهای شرطی سیگنال به سیگنال‌های الکتریکی استاندارد تبدیل می‌شوند. حسگرها بر روی تشخیص سیگنال فشار تمرکز دارند، در حالی که انتقال‌دهنده‌ها عملکردهای تقویت، جبران‌سازی و تبدیل سیگنال را ادغام می‌کنند و امکان اتصال مستقیم به سیستم‌های اندازه‌گیری و کنترل را فراهم می‌کنند. این تجهیزات به‌طور گسترده در صنایع پتروشیمی، هیدروالکتریک، کنترل صنعتی، هوافضا و سایر حوزه‌ها استفاده می‌شوند و دستگاه‌های اصلی برای نظارت بر فشار در اتوماسیون صنعتی محسوب می‌شوند.

1. ویژگی‌ها و عملکردهای اصلی

1) ویژگی‌های اصلی اندازه‌گیری فشار

• سازگاری با محدوده گسترده فشار : شامل انواع مختلف اندازه‌گیری فشار (فشار مطلق، فشار نسبی، فشار تفاضلی) با محدوده‌هایی از فشار بسیار کم (0–1 کیلوپاسکال) تا فشار بالا (0–100 مگاپاسکال یا بیشتر) است. مناسب برای سناریوهای متنوعی مانند نظارت بر فشار کم در دستگاه‌های پزشکی و اندازه‌گیری فشار بالا در سیستم‌های هیدرولیک صنعتی.
• دقت و خطی‌بودن بالا : با استفاده از گیج‌های کرنش دقیق و فرآیندهای بهینه‌سازی چسبندگی، دقت اندازه‌گیری به ±0.05%FS تا ±0.25%FS می‌رسد و خطی‌بودن آن ≤±0.1%FS است. این امکان را فراهم می‌کند که نوسانات بسیار کوچک فشار را تشخیص دهد و نیازهای تولید دقیق و سنجش را برآورده کند.
• سازگاری خوب با محیط‌های مختلف : عناصر حسگر کششی از موادی مانند فولاد ضدزنگ 316L، آلیاژ تیتانیوم یا هستلوی ساخته شده‌اند و با طراحی‌های ساختاری درزگیر شده ترکیب شده‌اند. با محیط‌هایی مانند آب، روغن، محلول‌های اسیدی/قلیایی، بخار دمای بالا و سایر مواد سازگار است و از آسیب ناشی از خوردگی جلوگیری می‌کند.

2) عملکرد عملیاتی کلیدی

• خروجی سیگنال چندگانه : سنسورها معمولاً سیگنال‌های مقاومتی تولید می‌کنند، در حالی که انتقال‌دهنده‌ها از سیگنال‌های آنالوگ (4-20mA، 0-10V، 0-5V) و سیگنال‌های دیجیتال (RS485-Modbus، HART) پشتیبانی می‌کنند. قابلیت اتصال مستقیم به PLCها، سیستم‌های DCS، دستگاه‌های ثبت‌کننده داده و غیره را برای انتقال داده در زمان واقعی دارند.
• عملکرد جبران شرایط کامل : ماژول‌های جبران دمای داخلی به‌طور مؤثر اثر دماهای محیطی (-40°C تا 120°C؛ مدل‌های خاص تا 200°C) را بر دقت اندازه‌گیری خنثی می‌کنند. برخی مدل‌ها دارای جبران خودکار دریفت صفر و جبران غیرخطی هستند که پایداری بلندمدت را افزایش می‌دهد.
• قابلیت مقاومت در برابر تداخل و حفاظت : با استفاده از محافظت الکترومغناطیسی، در مقابل تابش الکترومغناطیسی و نوسانات شبکه در محیط‌های صنعتی مقاوم است. رتبه‌های حفاظت تا IP65–IP68 می‌رسد و عملکرد ضد گرد و غبار و ضد آب دارد و برای شرایط سخت (رطوبت، گرد و غبار، لرزش) مانند معادن و شبکه‌های لوله‌کشی فضای باز مناسب است.

3) ویژگی‌های ساختاری و کاربردی

• طراحی نصب انعطاف پذیر : از روش‌های نصب متعددی پشتیبانی می‌کند (رشته‌ها: M20×1.5، G1/2؛ فلنج‌ها؛ بست‌ها). ساختارهای نصب قابل تنظیم بر اساس ابعاد لوله یا تجهیزات، بدون نیاز به تغییرات گسترده.
• حفاظت در برابر بار اضافه و انفجار : تحمل بار 150٪ تا 300٪ FS برای جلوگیری از آسیب ناشی از تغییرات ناگهانی فشار. مدل‌های ضد انفجار مطابق با استانداردهایی مانند Ex d II CT6، مناسب برای محیط‌های قابل اشتعال یا انفجار (صنایع نفت و شیمی).
• عملکردهای هوشمند اضافی : مدل‌های پریمیوم دارای نمایشگر LCD برای خواندن فشار در محل هستند؛ از کالیبراسیون از راه دور و تشخیص خودکار پشتیبانی می‌کنند. برخی از مدل‌ها امکان پیکربندی پارامترها و نظارت بر داده‌ها از طریق اپلیکیشن‌های موبایل یا پلتفرم‌های ابری را فراهم می‌آورند.

2. مشکلات اصلی صنعت که برطرف شده‌اند

در سناریوهای اندازه‌گیری فشار، ابزارهای سنتی فشار (مانند مانومترهای مکانیکی، سنسورهای پایه) اغلب با مشکلات «اندازه‌گیری نادرست، تطبیق‌پذیری ضعیف، یکپارچه‌سازی دشوار و نگهداری مکرر» مواجه هستند. حسگرهای/ترانسمیترهای فشاری کرنشی به طور خاص این مشکلات را برطرف می‌کنند:

• تطبیق با شرایط کار پیچیده : حل مشکل آسیب‌پذیری و عمر کوتاه ابزارهای سنتی در شرایط دمای بالا، فشار زیاد یا محیط‌های بسیار خورنده (به عنوان مثال، نظارت بر فشار در دمای بالا در راکتورهای شیمیایی)، و جلوگیری از قطعی تولید ناشی از خرابی تجهیزات.
• دقت ناکافی در اندازه‌گیری فشار : خطاهای بزرگ در خواندن و پاسخ دینامیکی کند دستگاه‌های مکانیکی (مانند کنترل فشار در سیستم‌های هیدرولیک دقیق) را برطرف می‌کند و ثبات فشار را در محدوده الزامات فرآیند تضمین کرده و محصول نرخ قبول را بهبود می‌بخشد.
• موانع یکپارچه‌سازی خودکار : مشکل عدم سازگاری سیگنال حسگرهای سنتی با سیستم‌های مدرن اندازه‌گیری و کنترل را برطرف می‌کند. سیگنال‌های استاندارد شده انتقال‌دهنده‌ها به‌صورت مستقیم در شبکه‌های اتوماسیون صنعتی یکپارچه می‌شوند و ارتقای دیجیتال فرآیندهای تولید را پشتیبانی می‌کنند.
• تأثیر تداخل محیطی : اعوجاج داده‌های اندازه‌گیری ناشی از تغییرات دما یا تداخل الکترومغناطیسی (مثلاً نظارت فشار در دمای بالا در کارگاه‌های متالورژی) را کاهش می‌دهد و اطمینان از ثبات و قابلیت اطمینان داده‌ها در محیط‌های پیچیده را فراهم می‌کند.
• هزینه‌های بالای بهره‌برداری و نگهداری : نیاز به کالیبراسیون و تعویض مکرر ابزارهای سنتی را کاهش می‌دهد. طول عمر بالا (MTBF ≥80,000 ساعت) و طراحی کم‌نگهداری آن‌ها، هزینه‌های تعویض تجهیزات و نیروی کار را پایین می‌آورد.

3. نکات برجسته تجربه کاربری

• نصب و راه‌اندازی آسان : رابط‌های استاندارد شده و روش‌های نصب جهانی امکان انجام نصب در 15 تا 30 دقیقه را فراهم می‌کنند. کالیبراسیون ساده صفر و محدوده در هنگام راه‌اندازی نیازی به مهارت‌های تخصصی ندارد و آستانه فنی را پایین می‌آورد.
• دستیابی شهودی به داده‌ها : مدل‌های مجهز به نمایشگر امکان خواندن آنی و در محل را فراهم می‌کنند و نیازی به استفاده از سیستم‌های کنترلی ندارند. مدل‌های سیگنال دیجیتال از انتقال داده از راه دور پشتیبانی می‌کنند و این امکان را فراهم می‌آورند که مدیران اطلاعات را از طریق اتاق‌های کنترل یا دستگاه‌های همراه پایش کنند.
• استفاده بلندمدت بدون دغدغه : پایداری عالی، دریفت سالانه را به حداقل می‌رساند (≤±0.1%FS) و نیاز به کالیبراسیون مکرر را حذف می‌کند. عملکرد خودتشخیصی بازخورد به‌موقعی درباره وضعیت تجهیزات (مانند بار اضافه یا اشکالات مدار) فراهم می‌کند و نگهداری پیشگیرانه را ساده می‌سازد.
• کنترل منطقی هزینه : فرآیندهای تولید بالغ، هزینه‌های خرید را کاهش می‌دهند و ارزش بهتری نسبت به دستگاه‌های فشار پیزوالکتریک یا خازنی ارائه می‌دهند. عمر طولانی و نگهداری کم، هزینه‌های چرخه عمر را بیشتر کاهش می‌دهد.
• سازگاری قوی با سیستم : بدون نیاز به مبدل سیگنال اضافی، به‌راحتی با سیستم‌های PLC و DCS از برندهای اصلی (سیمنس، میتسوبیشی، راک‌ول) اتصال برقرار می‌کند و هزینه‌های یکپارچه‌سازی را کاهش می‌دهد.

4. سناریوهای کاربردی معمول

1) حوزه کنترل صنعتی

• سیستم‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی : فشار خروجی پمپ هیدرولیک و فشار عملیاتی سیلندر را نظارت کنید (مثلاً کنترل فشار در سیستم‌های هیدرولیک دستگاه قالب‌گیری تزریقی) تا از پایداری فرآیند قالب‌گیری اطمینان حاصل شود و از نقص‌ها (مانند حاشیه‌های اضافی یا کمبود مواد) جلوگیری شود.
• تولید شیمیایی : برای نظارت و کنترل فشار در راکتورها و ستون‌های تقطیر استفاده می‌شود (مثلاً نظارت بر فشار بالا در راکتورهای سنتز آمونیاک). این سیستم به شیرهای ایمنی متصل است تا در برابر افزایش فشار محافظت کند و ایمنی تولید را تضمین نماید.

2) حوزه انرژی و برق

• نفت و گاز : فشار در دهانه چاه‌های نفت و خطوط لوله را نظارت کنید (مثلاً نظارت بر فشار در خطوط لوله نفت خام) تا از نشت یا انسداد جلوگیری شود و ایمنی حمل‌ونقل تأمین گردد.
• تولید انرژی : فشار بخار دیگ‌های بخار و فشار روغن توربین را نظارت کنید (مثلاً کنترل فشار بخار دمای بالا در دیگ‌های نیروگاه‌های حرارتی) تا عملکرد پایدار تجهیزات برقی تضمین شود.

3) حوزه‌های آب و شهرداری

• سیستم‌های تأمین آب : نظارت بر فشار در خطوط تأمین آب و تجهیزات تأمین آب ثانویه (به عنوان مثال کنترل فشار در تأمین آب ثانویه محله) به منظور جلوگیری از پارگی لوله‌ها (فشار بالا) یا کمبود تأمین آب (فشار پایین).
• پردازش آب فاضلeh : نظارت بر فشار در پمپ‌های فاضلاب و مخازن واکنش (به عنوان مثال نظارت بر فشار در خروجی پمپ‌های بالابر فاضلاب) جهت اطمینان از انتقال روان فاضلاب و جلوگیری از بار اضافه تجهیزات.

4) حوزه‌های پزشکی و زندگی روزمره

• تجهیزات پزشکی : مورد استفاده در نظارت بر فشار مسیر هوایی در ونتیلاتورها و کنترل فشار در پمپ‌های تزریق (به عنوان مثال نظارت بر فشار در ونتیلاتورهای ICU) جهت اطمینان از تأمین جریان هوا متناسب با نیاز بیمار و ایمنی درمان.
• فرآوری مواد غذایی : نظارت بر فشار و دما در دیگ‌های استریلیزاسیون مواد غذایی (به عنوان مثال کنترل فشار در طی استریلیزاسیون کنسروها) جهت تضمین اثربخشی استریلیزاسیون و همچنین جلوگیری از آسیب به بسته‌بندی.

5) حوزه‌های هوافضا و نظامی

• تجهیزات هوایی : نظارت بر فشار سیستم هیدرولیک هواپیما و فشار خط لوله سوخت (به عنوان مثال، نظارت بر فشار عملگر هیدرولیک در جنگنده‌ها) جهت اطمینان از کنترل پایدار در طول پرواز.
• آزمون نظامی : مورد استفاده برای اندازه‌گیری فشار در آزمون‌های سلاح (به عنوان مثال، آزمون فشار مانع در هنگام شلیک توپخانه) جهت ارائه داده‌های دقیق برای بهینه‌سازی عملکرد تجهیزات.

خلاصه

سنسورها و ترانسمیترهای فشار سنجش کرنش با مزیت رقابتی اصلی در «دقت، قابلیت اطمینان، سازگاری قوی و هزینه-اثربخشی بالا»، با رفع مشکلات اندازه‌گیری فشار در سناریوهای مختلف، به دستگاه‌های ضروری در حوزه‌های اتوماسیون صنعتی و زندگی مردم تبدیل شده‌اند. قابلیت‌های آنها — از حسگری پایه فشار تا انتقال سیگنال هوشمند و نظارت از راه دور — نه تنها ایمنی تولید و کیفیت محصول را تضمین می‌کند، بلکه ارتقاء دیجیتالی و هوشمند در صنایع مختلف را نیز پیش می‌برد و پشتیبانی قوی برای تولید کارآمد و زندگی روزمره آسان فراهم می‌کند. (از پرسش و پاسخ دانش Feishu | https://ask.feishu.cn）