ما هو جهاز إرسال ضغط مقياس الإجهاد؟

ما هو جهاز إرسال ضغط مقياس الإجهاد؟

أجهاز إرسال ضغط مقياس الإجهاد هو جهاز عالي الموثوقية يحول التشوه الميكانيكي إلى إشارة كهربائية لقياس الضغط. ينتمي إلى فئة أجهزة الاستشعار الكهروإجهادية ويستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات نظرًا لمتانته ودقته العالية ومقاومته القوية للصدمات والاهتزازات.

بصفتها شركة متخصصة في الأتمتة الصناعية وأجهزة القياس، تقدم ZINACA هذا التحليل الشامل لكيفية عمل تقنية مقياس الإجهاد والاختلافات بين أنواعها الهيكلية الرئيسية.

مبدأ العمل: التأثير الكهروإجهادي وتوازن القوى

يعتمد تشغيل جهاز إرسال ضغط مقياس الإجهاد على تحويل فيزيائي من خطوتين: الإجهاد الميكانيكي وتغيير المقاومة.

• توليد الإجهاد: عندما يتم تطبيق الضغط من حاوية أو نظام مغلق على عنصر مرن (مثل أنبوب أو غشاء أو أسطوانة)، فإن العنصر يخضع لتغيير طفيف في الأبعاد، وهو ما يُعرف بالإجهاد.

• تغيير المقاومة: يتم ربط موصلات معدنية دقيقة تُسمى مقاييس الإجهاد بإحكام بهذا العنصر المرن. عندما يتمدد العنصر أو ينكمش تحت الضغط، تتمدد مقاييس الإجهاد أو تنضغط معه.

• مخرج الإشارة: يؤدي التغير في الأبعاد الفيزيائية لمقياس الإجهاد إلى تغيير مقاومته الكهربائية. ومن خلال دمج هذه المقاييس في دائرة جسر ويتستون، يتم تحويل تغير المقاومة إلى إشارة جهد متناسبة، والتي يتم تضخيمها بعد ذلك إلى خرج صناعي قياسي (مثل 4-20 مللي أمبير).

نوعان رئيسيان من الهياكل لأجهزة إرسال مقياس الإجهاد

اعتمادًا على نطاق القياس ومتطلبات التطبيق، يتم تصميم أجهزة إرسال ضغط مقياس الإجهاد عادةً في أحد التكوينين التاليين:

أجهزة إرسال الضغط ذات الأنابيب المسطحة (لقياس الضغط المنخفض)

• الهيكل: يعتمد هذا التصميم على أنبوب مرن مسطح مضغوط من كلا الطرفين. يبقى أحد الطرفين مفتوحًا لاستقبال ضغط العملية، بينما يُغلق الطرف الآخر. يتم تثبيت مقياسين للإجهاد بشكل استراتيجي على الأنبوب - أحدهما على السطح العلوي والآخر على السطح السفلي.

• آلية العمل: عند دخول ضغط العملية إلى الطرف المفتوح، يميل الأنبوب إلى التمدد بفعل القوة الداخلية، مما يُغير أبعاد مقطعه العرضي. وتتأثر مقاييس الإجهاد المرفقة بهذا التشوه، فتتغير مقاومتها بما يتناسب طرديًا مع الضغط المُطبق.

أجهزة إرسال الضغط الأسطوانية (لقياس الضغط المتوسط ​​إلى العالي)

البنية: يتكون هذا النوع من أنبوب أسطواني متين ذي طرف سفلي مفتوح ملولب لتوصيل العملية، وطرف علوي محكم الإغلاق مغطى بغطاء. ويحتوي على مقطع سداسي في المنتصف لتسهيل عملية الربط باستخدام مفتاح الربط أثناء التركيب.

موضع مقاييس الإجهاد: يتم تركيب مقياسين نشطين للإجهاد حول المحيط الخارجي للأنبوب الأسطواني حيث يحدث تشوه الضغط. بالإضافة إلى ذلك، يتم وضع مقياسين للإجهاد معوضين لدرجة الحرارة على الغطاء (منطقة غير متأثرة بالإجهاد).

آلية العمل: يدخل ضغط عالٍ إلى قاعدة الأسطوانة المفتوحة، مما يؤدي إلى تمدد طفيف في جدران الأنبوب. تتمدد أجهزة الاستشعار النشطة، مما يغير مقاومتها. أما أجهزة قياس التعويض الموجودة على الغطاء فلا تتأثر بالضغط، بل تتعرض لنفس درجة الحرارة المحيطة، مما يسمح للنظام بإلغاء أي انحراف حراري والحفاظ على دقة عالية.

المزايا التقنية الرئيسية

تعويض درجة الحرارة: من خلال استخدام المقاييس السلبية في المناطق غير المجهدة، يقوم جهاز الإرسال تلقائيًا بتصحيح أخطاء القياس الناتجة عن تقلبات درجة الحرارة البيئية.

قدرة عالية على تحمل الأحمال الزائدة: يمكن للهياكل المعدنية الأساسية (الأسطوانات أو الأنابيب) تحمل ارتفاعات هائلة في الضغط دون حدوث فشل كارثي.

الناتج الخطي: يظل التشوه الميكانيكي لعناصر الفولاذ الزنبركي الممتاز أو الفولاذ المقاوم للصدأ خطيًا للغاية ضمن حدود مرونتها، مما يضمن معايرة بسيطة وبيانات دقيقة.

مرجع التطبيقات الصناعية

أنواع الأنابيب المسطحة: مثالية لمراقبة الغازات ذات الضغط المنخفض، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والتحكم في ضغط قنوات التهوية.

الأنواع الأسطوانية: يتم استخدامها على نطاق واسع في أنظمة الضغط الهيدروليكي العالي، واستخراج النفط والغاز، واختبارات الفضاء الجوي، وآلات قولبة الحقن.

تُصنّع شركة تيانجين زيناكا للمعدات الذكية المحدودة أجهزة إرسال ضغط متطورة لقياس الإجهاد، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة وسبائك خاصة. تجمع مستشعراتنا بين أغشية العزل الملحومة بالليزر وتقنية جسر ويتستون عالية الدقة، لتوفير دقة تصل إلى مستوى المليمتر حتى في بيئات الاهتزاز العالي والضغط الدوري.

للاطلاع على الكتالوج الكامل لأجهزة قياس الضغط والمستوى والتدفق، تفضل بزيارة موقعنا الإلكتروني الرسمي على www.zinacainstruments.com أو تواصل مع فريق الدعم الهندسي لدينا للحصول على حلول مصممة خصيصًا.