سنسور جریان حرارتی (Thermal Flow Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور جریان حرارتی (Thermal Flow Sensor) :
سنسور جریان حرارتی برای اندازه گیری دبی جرمی گازها و مایعات تمیز استفاده می شود. این سنسورها بر اساس انتقال حرارت از یک عنصر گرم شده به سیال در حال عبور کار می کنند. دو نوع اصلی سنسور جریان حرارتی وجود دارد: جرم سنج حرارتی (Thermal Mass Flow Meter) و سنسور کالریمتری (Calorimetric Flow Sensor) .
جرم سنج حرارتی: در این روش، یک سنسور دما (مانند RTD یا ترمیستور) دمای سیال را اندازه گیری می کند. یک عنصر گرم کننده (که می تواند همان سنسور دما یا یک المنت جداگانه باشد) تا دمایی بالاتر از دمای سیال گرم می شود. سیال در حال عبور گرما را از عنصر گرم کننده جذب کرده و آن را خنک می کند. میزان خنک شدگی (یا توان الکتریکی مورد نیاز برای حفظ دمای ثابت) متناسب با دبی جرمی سیال است. این روش رابطه مستقیمی با جرم سیال دارد و به تغییرات دما و فشار وابسته نیست (تا حدودی).
سنسور کالریمتری: این سنسور معمولا شامل یک عنصر گرم کننده در وسط و دو سنسور دما در بالا و پایین دست آن (یا دو طرف آن) است. در حالت بدون جریان، توزیع دما متقارن است و دو سنسور دمای یکسانی را نشان می دهند. با برقراری جریان، سیال گرم شده توسط المنت را با خود به پایین دست می برد. در نتیجه، دمای سنسور پایین دست افزایش و دمای سنسور بالا دست (نسبت به المنت) کاهش می یابد. اختلاف دمای بین دو سنسور (
\[ \Delta T \]) مستقیما با سرعت جریان (و دبی جرمی) متناسب است.
\[ P = \dot{m} c_p (T_{out} - T_{in}) \quad \text{(روش کالریمتری)} \]مزایا:
اندازه گیری مستقیم دبی جرمی (بدون نیاز به جبران دما و فشار).
افت فشار بسیار کم (طراحی probe-type).
حساسیت بالا در دبی های پایین.
بدون قطعات متحرک.
معایب:
وابستگی به خواص حرارتی سیال (ظرفیت گرمایی ویژه
\[ c_p \]و رسانایی حرارتی).
برای گازهای با ترکیب متغیر نیاز به کالیبراسیون خاص دارد.
برای مایعات چسبناک یا حاوی ذرات ممکن است رسوب روی سنسور ایجاد شود.
زمان پاسخ نسبتا کند (به دلیل ماهیت حرارتی).
کاربردها: اندازه گیری جریان گازهای طبیعی، هوای فشرده، گازهای خروجی (emissions)، در صنایع نیمه هادی (گازهای ویژه)، و تجهیزات پزشکی (ونتیلاتور).
