سنسور/ترانسمیتر فشار کرنش با گیج PT503

گیج کرنش سنسورهای فشار /ترانسمیترها دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار هستند که بر اساس «اثر کرنش» توسعه یافته‌اند. مکانیزم اصلی آن‌ها شامل کرنش‌سنج‌ها چسبانده شده به عناصر حسگر کشسان است، که تغییر شکل مکانیکی تحت فشار را به تغییرات مقاومت تبدیل می‌کنند. این تغییرات سپس از طریق مدارهای پردازش سیگنال به سیگنال‌های الکتریکی استاندارد تبدیل می‌شوند. حسگرها بر روی تشخیص سیگنال‌های فشار تمرکز دارند، در حالی که ترانسمیترها عملکردهایی مانند تقویت سیگنال، جبران‌سازی و تبدیل را یکپارچه می‌کنند و امکان اتصال مستقیم به سیستم‌های اندازه‌گیری و کنترل را فراهم می‌آورند. این دستگاه‌ها به‌طور گسترده در صنایعی از جمله پتروشیمی، برق آبی، کنترل صنعتی و هوافضا استفاده می‌شوند و به عنوان دستگاه‌های اصلی نظارت بر فشار در اتوماسیون صنعتی شناخته می‌شوند.

1. ویژگی‌ها و عملکردهای اصلی

1) ویژگی‌های اصلی اندازه‌گیری فشار

• سازگاری با محدوده گسترده فشار : شامل انواع مختلف اندازه‌گیری (فشار مطلق، فشار نسبی، فشار تفاضلی) با دامنه‌هایی از فشار بسیار کم (0–1 کیلوپاسکال) تا فشار بالا (0–100 مگاپاسکال یا بیشتر) است. این انعطاف‌پذیری، آن را برای سناریوهای متنوعی همچون نظارت بر فشار کم در دستگاه‌های پزشکی و اندازه‌گیری فشار بالا در سیستم‌های هیدرولیک صنعتی مناسب می‌سازد.
• دقت و خطی‌بودن بالا : با استفاده از کرنش‌سنج‌های دقیق و فرآیندهای بهینه‌شده چسبندگی، دقت اندازه‌گیری به ±0.05%FS تا ±0.25%FS می‌رسد و خطی‌بودن ≤±0.1%FS است. این امر امکان ثبت دقیق نوسانات ظریف فشار را فراهم کرده و نیازهای تولید دقیق و سنجش را برآورده می‌کند.
• سازگاری قوی با محیط‌های مختلف : عناصر حسگر الاستیک از موادی مانند فولاد ضدزنگ 316L، آلیاژ تیتانیوم یا هستلوی، همراه با طراحی‌های ساختاری درزگیر شده ساخته می‌شوند. این قطعات با محیط‌هایی همچون آب، روغن، محلول‌های اسیدی/قلیایی، بخار دمای بالا و سایر مواد سازگار هستند و از خوردگی و آسیب جلوگیری می‌کنند.

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. این سیگنال‌ها می‌توانند به‌طور مستقیم به PLCها، سیستم‌های DCS، دستگاه‌های ثبت داده و سایر تجهیزات متصل شوند تا انتقال داده در زمان واقعی انجام شود.
• عملکرد جبران شرایط کامل : ماژول‌های جبران دمای داخلی به‌خوبی تأثیر دمای محیط (-40°C تا 120°C؛ در 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 می‌دهند.
• قابلیت مقاومت در برابر تداخل و حفاظت : با استفاده از طراحی‌های محافظ الکترومغناطیسی برای مقاومت در برابر تشعشعات الکترومغناطیسی و نوسانات شبکه در محیط‌های صنعتی. رتبه‌های حفاظت تا IP65–IP68 است که عملکرد ضد گرد و غبار و ضد آب را تضمین می‌کند و آن‌ها را مناسب شرایط سخت (رطوبت، گرد و غبار، لرزش) مانند معادن و شبکه‌های لوله‌کشی بیرونی می‌سازد.

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 بر اساس ابعاد لوله یا تجهیزات قابل سفارشی‌سازی هستند و نیازی به اصلاحات گسترده ندارند.
• 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 هستند و برای محیط‌های قابل اشتعال/انفجار (مانند صنایع نفت و شیمی) مناسب می‌باشند.
• عملکردهای هوشمند اضافی : مدل‌های پیشرفته دارای سر نمایشگر LCD داخلی برای خواندن فشار در محل هستند؛ از کالیبراسیون از راه دور و تشخیص خودکار پشتیبانی می‌کنند. برخی از مدل‌ها امکان تنظیم پارامترها و نظارت بر داده‌ها را از طریق اپلیکیشن‌های موبایل یا پلتفرم‌های ابری فراهم می‌کنند.

2. مشکلات اصلی صنعت که برطرف شده‌اند

در سناریوهای اندازه‌گیری فشار، ابزارهای سنتی فشار (مانند مانومترهای مکانیکی، سنسورهای پایه) اغلب با مشکلاتی مانند «اندازه‌گیری نادرست، سازگاری ضعیف، یکپارچه‌سازی دشوار و نگهداری پیچیده» مواجه هستند. سنسورها/ترانسمیترهای فشار کرنشی (Strain Gauge) به‌طور خاص مشکلات زیر 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 محلی داده‌ها را بدون وابستگی به سیستم‌های کنترل فراهم می‌کنند. مدل‌های سیگنال دیجیتال از انتقال داده از راه دور پشتیبانی می‌کنند و امکان نظارت مدیران از طریق اتاق‌های کنترل یا دستگاه‌های همراه را تسهیل می‌نمایند.
• استفاده بلندمدت بدون دغدغه : پایداری عالی، دریفت سالانه را به حداقل ≤±0.1%FS محدود می‌کند و نیاز به کالیبراسیون مکرر را مرتفع می‌سازد. عملکرد خودتشخیصی بازخورد به‌موقعی درباره وضعیت تجهیزات (مانند بار اضافه یا اشکالات مدار) ارائه می‌دهد و نگهداری پیشگیرانه را ساده می‌کند.
• کنترل منطقی هزینه : فرآیندهای تولید بالغ، هزینه‌های خریداری را کاهش می‌دهند و این محصولات را مقرون‌به‌صرفه‌تر از دستگاه‌های فشار پیزوالکتریک یا خازنی می‌سازند. 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 می‌کند (به عنوان مثال، کنترل فشار در سیستم‌های هیدرولیک دستگاه قالب‌گیری تزریقی) تا اطمینان از پایداری فرآیند قالب‌گیری حاصل شود و از معایبی مانند جرقه و کمبود 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）