سنسور فشار القایی (Inductive Pressure Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور فشار القایی (Inductive Pressure Sensor) :
سنسور فشار القایی بر اساس تغییر ضریب القاوری (اندوکتانس) یک سیم پیچ در اثر جابجایی یک هسته فرومغناطیس یا تغییر فاصله هوایی در مدار مغناطیسی کار می کند. در اثر فشار، یک دیافراگم (معمولا فلزی) خم می شود و این خمش باعث جابجایی یک هسته یا تغییر فاصله هوایی (reluctance) در مسیر شار مغناطیسی می شود. تغییر reluctance باعث تغییر اندوکتانس سیم پیچ می شود که می تواند با مدارهای پل یا نوسان ساز اندازه گیری شود.
اندوکتانس یک سیم پیچ با هسته مغناطیسی تقریبا به صورت
\[ L = \frac{N^2}{R_m} \]است که N تعداد دور و
\[ R_m \]reluctance (مقاومت مغناطیسی) مدار مغناطیسی است. reluctance از رابطه
\[ R_m = \frac{l}{\mu A} \]به دست می آید که l طول مسیر،
\[ \mu \]نفوذپذیری مغناطیسی و A سطح مقطع است. با تغییر فاصله هوایی، reluctance تغییر کرده و L تغییر می کند.
\[ L = \frac{N^2}{R_m} \quad , \quad R_m = \sum \frac{l_i}{\mu_i A_i} + \frac{l_{air}}{\mu_0 A_{air}} \]یک نوع معروف، LVDT (Linear Variable Differential Transformer) است که در سنسورهای جابجایی استفاده می شود اما نوع فشار آن نیز وجود دارد. در نوع فشار، دیافراگم به هسته متصل است. نوع دیگر، سنسور reluctance متغیر است که در آن یک صفحه فلزی (آرمیچر) به دیافراگم متصل است و فاصله آن با یک هسته مغناطیسی سیم پیچی شده تغییر می کند.
مزایا: استحکام بالا، توانایی کار در محیط های با دمای بالا و خورنده (در صورت استفاده از مواد مناسب)، دقت خوب، و امکان اندازه گیری فشارهای استاتیک و دینامیک. معایب: اندازه نسبتا بزرگ (در مقایسه با MEMS)، مصرف توان بیشتر، و حساسیت به میدان های مغناطیسی خارجی.
کاربردها: صنایع نفت و گاز (اندازه گیری فشار در چاه ها)، هوافضا (سیستم های هیدرولیک)، نیروگاه ها، و تجهیزات سنگین صنعتی. این سنسورها در جاهایی که قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی نیاز است، انتخاب مناسبی هستند.
طراحی این سنسورها شامل انتخاب مواد مغناطیسی مناسب (مانند آلیاژهای نیکل-آهن با نفوذپذیری بالا) و طراحی بهینه سیم پیچ ها برای حداکثر حساسیت و حداقل اثرات انگلی است. معمولا برای کاهش اثر دما، از مواد با ضریب انبساط حرارتی پایین و جبران سازی در مدار استفاده می شود. امروزه با ظهور سنسورهای MEMS، کاربرد سنسورهای القایی کلاسیک کاهش یافته، اما هنوز در کاربردهای خاص و سنگین جایگاه خود را حفظ کرده اند.
