سنسور فشار مایع (Manometer)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور فشار مایع (Manometer) :
"مانومتر" (Manometer) یک اصطلاح عمومی برای دستگاه هایی است که فشار را با استفاده از ستون مایع اندازه گیری می کنند. این یکی از قدیمی ترین و ساده ترین روش های اندازه گیری فشار است که بر اساس اصل تعادل هیدرواستاتیک کار می کند. در ساده ترین شکل، یک لوله U شکل شفاف تا نیمه از یک مایع (معمولا جیوه، آب یا روغن) پر شده است. یک سر لوله به منبع فشار و سر دیگر به فشار مرجع (معمولا اتمسفر) متصل است. اختلاف ارتفاع ستون مایع در دو بازو (
\[ \Delta h \]) متناسب با اختلاف فشار است.
رابطه اساسی:
\[ \Delta P = \rho g \Delta h \]که
\[ \rho \]چگالی مایع،
\[ g \]شتاب گرانش و
\[ \Delta h \]اختلاف ارتفاع است. بنابراین با اندازه گیری دقیق
\[ \Delta h \](با خط کش یا روش های نوری)، فشار به دست می آید. دقت مانومترهای مایع می تواند بسیار بالا باشد، به ویژه اگر از مایعات با چگالی کم (برای حساسیت بیشتر) و روش های خواندن دقیق (کاتتومتر) استفاده شود.
\[ P_1 - P_2 = \rho g h \]انواع مانومتر: ساده ترین نوع، مانومتر U شکل است. نوع دیگر، مانومتر مخزن دار (well-type) است که یک مخزن با سطح مقطع بزرگ و یک لوله عمودی دارد. این نوع فقط یک بار خواندن نیاز دارد و حساسیت بیشتری دارد. مانومترهای شیبدار (inclined) برای اندازه گیری فشارهای بسیار کم (چند پاسکال) با دقت بالا استفاده می شوند، زیرا با شیب دادن لوله، تغییر ارتفاع به تغییر طول بیشتری تبدیل می شود.
مزایا: سادگی، دقت بالا (به ویژه به عنوان استاندارد کالیبراسیون)، عدم نیاز به کالیبراسیون الکترونیکی (با دانستن
\[ \rho \]و
\[ g \]می توان فشار مطلق را حساب کرد)، و پایداری. معایب: اندازه بزرگ، شکننده بودن (شیشه)، کند بودن پاسخ، حساسیت به دما (چگالی مایع با دما تغییر می کند)، و محدودیت در اندازه گیری فشارهای بالا (نیاز به ستون بلند). استفاده از جیوه به دلیل سمیت کاهش یافته است.
کاربردها: امروزه مانومترهای مایع بیشتر در آزمایشگاه های کالیبراسیون، آموزش فیزیک، و اندازه گیری فشارهای پایین (مانند فشار هوا در کانال های تهویه) استفاده می شوند. در صنعت، تا حد زیادی با سنسورهای الکترونیکی جایگزین شده اند، اما هنوز به عنوان یک ابزار ساده و قابل اعتماد در برخی موارد به کار می روند. مانومترهای دیجیتال مدرن نیز وجود دارند که از روش های اولتراسونیک برای اندازه گیری ارتفاع ستون مایع استفاده می کنند.
نکته مهم: تصحیح گرانش محلی و دمای مایع برای رسیدن به دقت بالا ضروری است. شتاب گرانش (
\[ g \]) در نقاط مختلف زمین متفاوت است. همچنین چگالی مایع (
\[ \rho \]) تابعی از دماست. مانومترهای دقیق این تصحیحات را اعمال می کنند.
