سنسور فشار بلدوز (Bellows Pressure Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور فشار بلدوز (Bellows Pressure Sensor) :
سنسور فشار بلدوز از یک عنصر قابل انبساط به نام "بلوز" (دم مانند) استفاده می کند. بلوز یک محفظه استوانه ای راه راه و انعطاف پذیر از جنس فلز (معمولا برنز فسفردار، فولاد زنگ نزن یا برلیم-مس) است. با اعمال فشار به داخل بلوز، طول آن افزایش می یابد (منبسط می شود). میزان این تغییر طول متناسب با فشار اعمالی است. این حرکت خطی می تواند به یک عقربه (در نمایشگرهای آنالوگ) یا به یک مبدل الکتریکی (پتانسیومتر، LVDT یا کرنش سنج) منتقل شود.
بلوزها معمولا به صورت یکپارچه با روش آبکاری الکترولس یا شکل دهی هیدرولیکی ساخته می شوند. آنها می توانند فشارهای نسبی، مطلق یا تفاضلی را اندازه گیری کنند. برای اندازه گیری فشار مطلق، داخل بلوز تخلیه هوا و سپس مهر و موم می شود. برای فشار تفاضلی، دو طرف بلوز به دو فشار مختلف متصل می شود. مشخصه بلوز معمولا خطی است زیرا سختی آن در طول مسیر نسبتا ثابت است.
رابطه تغییر طول (
\[ \Delta L \]) با فشار (
\[ P \]) به صورت
\[ \Delta L = \frac{A_{eff}}{k} P \]است که
\[ A_{eff} \]سطح مقطع مؤثر بلوز و
\[ k \]ثابت فنریت (سختی) بلوز است. سختی بلوز به جنس، ضخامت دیواره، تعداد چین ها و ابعاد آن بستگی دارد. بلوزهای با چین های بیشتر، حساسیت بالاتری دارند (نرم تر هستند).
\[ \Delta L = \frac{A_{eff}}{k} P \]مزایای سنسورهای بلدوز: حساسیت بالا (تغییر طول زیاد نسبت به فشار)، قابلیت اندازه گیری فشارهای پایین (چند میلی بار)، و نیروی خروجی نسبتا زیاد که می تواند مستقیما مکانیزم ها را به حرکت درآورد. معایب: حجم نسبتا بزرگ، هیسترزیس مکانیکی، حساسیت به لرزش، و محدودیت در فشارهای بالا (معمولا تا حدود ۳۰ بار). همچنین در اثر خستگی فلز در طولانی مدت ممکن است دقت کاهش یابد.
کاربردها: ترموستات ها (کنترل دما با انبساط سیال)، رگولاتورهای فشار، گیج های فشار صنعتی، سنسورهای فشار در صنایع هوافضا (اندازه گیری فشار سوخت)، سیستم های ترمز پنوماتیک، و تجهیزات پزشکی (ونتیلاتورها). بلوزها همچنین به عنوان آب بندهای مکانیکی (seals) در محورهای دوار در خلاء یا فشار بالا استفاده می شوند.
در کاربردهای الکترونیکی، حرکت بلوز معمولا با یک LVDT (ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی) یا یک پتانسیومتر اندازه گیری می شود. LVDT دقت و عمر بالاتری دارد زیرا تماس مکانیکی ندارد. سنسورهای بلدوز به دلیل داشتن قطعات متحرک، امروزه تا حدودی با سنسورهای حالت جامد جایگزین شده اند، اما همچنان در کاربردهای خاص که نیاز به جابجایی فیزیکی یا نیروی مکانیکی است، استفاده می شوند.
