اندازه گیری فشار به روش خازنی در صنایع

اندازه گیری فشار به روش خازنی:
سنسور فشار خازنی، نوعی تجهیز دیافراگرامی به حساب می آید. این نوع تجهیزات در اندازه گیری فشار کاربرد زیادی دارند و اساساً به منظور انجام تحقیقات در فشارهای پایین خلأ ساخته شده اند.

در این نوع تجهیز، جابه جایی دیافراگم با اندازه گیری تغییر ظرفیت خازن بین دیافراگم و یک صفحه فلزی که در نزدیکی آن قرار گرفته است، تعیین می شود. همان طور که می دانید، ظرفیت خازن با استفاده از رابطه زیر محاسبه می شود.

در این رابطه، K ثابت دی الکتریک، Aمساحت صفحات خازن و d هم فاصله بین دو صفحه خازن است. براساس این تعریف، هرگاه فاصله بین دو صفحه خازن کاهش یابد، ظرفیت خازن بیشتر می شود. شکل زیر، شماتیک یک سنسور خازنی را نشان می دهد که برای اندازه گیری فشار به کار می رود.

جنس دیافراگم، معمولاً از فلز یا کوارتز با روکش فلزی است. فشار فرآیند به یک طرف دیافراگم وارد می شود و در طرف دیگر نیز فشار مرجع قرار دارد. براساس نوع فشار و نوع فرآیند، این تجهیز را می توان برای اندازه گیری هریک از فشارهای مطلق، نسبی یا تفاضلی به کار برد.

رایج ترین ماده ای که برای ساخت دیافراگم به کار می رود، فولاد ضدزنگ است. در کاربردهایی که در معرض مواد خورنده است، برای عملکرد بهتر از آلیاژهای فولاد که دارای درصد بالایی از نیکل باشند، استفاده می شود. همچنین اگر هم دما و هم درجه خورندگی بالا باشد، از تانتالیم کمک گرفته می شود.

در اندازه گیری فشار به روش خازنی، یک اسیلاتور (Oscillator) ولتاژ بالا با فرکانس زیاد، وظیفه شارژ الکترودها را به عهده دارد. در طراحی سنسور خازنی دو-صفحه ای، جابه جایی دیافراگم در بین دو صفحه، به عنوان شاخص تغییر فشار، شناسایی می شود. در این حالت، یک مدار پل، با استفاده از نسبت ولتاژ خروجی به ولتاژ تحریک، تغییر فشار فرآیند را تشخیص می دهد.

در طراحی دیگر، فقط از یک صفحه استفاده شده و دیافراگم، نقش صفحه دوم را بازی می کند. این طراحی هم رایج است و در اینجا، تغییرات فشار، مستقیماً از طریق تغییرات ظرفیت خازن قابل اندازه گیری خواهد بود.

به دلیل داشتن دامنه وسیع برای اندازه گیری فشار این نوع تجهیزات کاربرد گسترده ای در صنعت دارند. سنسورهای خازنی قادر هستند فشار تفاضلی را تا0.01 اینچ آب هم اندازه گیری کنند.