آنچه در این مقاله خواهید خواند:
سنسور جریان چیست؟
انواع سنسور جریان یا سنسور فلومتر
سنسور جریان فشار تفاضلی (Differential pressure flow sensor)
سنسورهای جریان جرم حرارتی (Thermal mass flow sensors)
سنسور جریان تماسی (Contact flow sensors)
سنسور جریان غیرتماسی (Non-contact flow sensors)
کاربردهای سنسور جریان
سنسور جریان چیست؟
سنسور جریان (اغلب “سنسور فلومتر” نامیده میشود) یک جزء دستگاه الکترونیکی است که برای اندازهگیری یا تنظیم میزان جریان گازها و مایعات در لولهها و مجاری یا داکت استفاده میشود. سنسورهای جریان معمولاً برای اندازهگیری به فلومتر متصل میشوند، اما میتوانند به رایانهها و رابطهای دیجیتال نیز متصل شوند. این سنسورها معمولا در سیستمهای HVAC، تجهیزات پزشکی، کارخانههای شیمیایی و سیستمهای تصفیه آب استفاده میشوند. سنسورهای فلومتر میتوانند نشت، انسداد، ترکیدگی لوله و تغییرات غلظت سیال به دلیل آلودگی را تشخیص دهند.
انواع سنسورهای جریان
سنسور جریان فشار تفاضلی (Differential pressure flow sensor)
همانطور که در معادله برنولی نشان داده شده است، سرعت یک سیال به طور مستقیم با فشار سیال مرتبط است.
dp=(density*velocity^2)/2
سنسور جریان فشار تفاضلی، فشار یک سیال را محاسبه میکند. این سنسور، فشار را با دو سرعت مختلف، با حفظ چگالی سیال اندازهگیری میکند. در اکثر سنسورهای فشار دیفرانسیل، یک گره حسگر فشار (مانند لوله پیتو) در لبه مسیر جریان سیال قرار دارد. تغییر در قطر نازل یا روزنه باعث افزایش سرعت سیال شده و دوباره آن را با سرعت بالاتر اندازهگیری میکند. هنگامی که سنسور اختلاف فشار را تعیین کرد، میتوانیم از معادله برنولی برای یافتن سرعت سیال استفاده کنیم. در نهایت، میتوانیم از آن سرعت سیال برای تعیین میزان جریان کل در لوله استفاده کنیم.
این فرآیند نیازمند کنترل چندین متغیر برای محاسبه دقیق سرعت سیال است. بنابراین، سنسورهای جریان مبتنی بر فشار تفاضلی معمولاً اجزایی هستند که به جای انطباق با خط لوله موجود، خط لوله را قطع میکنند. انواع مختلفی از سنسورها از روشهای فشار تفاضلی استفاده میکنند، مانند:
- لوله ونتوری
- دبی سنج روتور
- صفحات اوریفیس
- آرایههای لوله پیتوت
همه این سنسورها با درجات مختلف دقت و افت فشار سیستم در دسترس هستند. سنسورهای جریان فشار دیفرانسیل به دلیل عملکرد و تطبیق پذیری خود، محبوبترین نوع سنسور جریان هستند.
سنسورهای جریان جرم حرارتی (Thermal mass flow sensors)
سنسورهای جریان جرمی حرارتی که معمولاً در کاربردهای گازی، کم جریان و با دقت بالا، مانند ساخت نیمه رساناها استفاده میشوند، از خواص حرارتی یک سیال برای اندازهگیری جریان در یک سیستم استفاده میکنند. سیستمهای جریان جرم حرارتی یکی از دو پیکربندی اصلی را دارند، اما هر دو بر تمایل سیال برای جذب انرژی حرارتی و اندازهگیری انرژی در سیال تکیه دارند. در زیر راهنمای مختصری برای این دو پیکربندی است.
روش 1: المنت حرارتی و المنت حسگر حرارتی با هم کار میکنند تا انرژی جذب شده توسط سیال را هنگام عبور از عنصر گرمایش و سنسور حرارت اندازهگیری کنند. ابتدا سیال، انرژی را از المنت حرارتی جذب میکند. در مرحله بعد، سنسور مایع را اندازهگیری میکند تا میزان انرژی جذب شده را تعیین کند.
روش 2: یک المنت گرمایشی برای حفظ دما در یک سطح ثابت کار می کند. همانطور که سیال انرژی را جذب می کند، عنصر گرمایش را خنک می کند که برای حفظ دما به انرژی بیشتری در سیستم نیاز دارد. نرخ جریان جرمی را با تعیین مقدار انرژی مورد استفاده عنصر گرمایش برای حفظ خود در دمای ثابت محاسبه می کنیم.
در هر دو روش، سرعت سیال به میزان انرژی که می تواند جذب کند، ارتباط مستقیم دارد. هر چه سیال کندتر جریان یابد، انتقال انرژی از عنصر گرمایش به سیال بیشتر طول میکشد. هر چه سیال سریعتر جریان داشته باشد، زمان کمتری برای جذب انرژی توسط مایع طول میکشد. یکی از اجزای کلیدی سنسورهای جریان جرم حرارتی این است که باید برای سیال خاص در سیستم جریان جرم حرارتی کالیبره شوند. سنسورهای جریان جرمی حرارتی برای پشتیبانی از سطوح مختلف خلوص گاز، مانند نیتروژن درجه دارویی در مقابل نیتروژن درجه تولید صنعتی، به خوبی تنظیم شدهاند. وقتی این سنسورها به درستی کالیبره شوند، میتوانند بسیار دقیق و قابل اعتماد باشند، به همین دلیل است که در محیطهای تولیدی بسیار محبوب هستند.
سنسور جریان تماسی (Contact flow sensors)
سنسورهای جریان گردابی و سنسورهای جریان مکانیکی از سنسورهای جریان تماسی رایج هستند. یک سنسور جریان گردابی از یک چفت کوچک (به نام بافر) تشکیل شده است که در تماس با مایع یا گاز در حال جریان به جلو و عقب خم میشود. اختلاف فشار (یعنی جریان گردابی) ایجاد شده توسط چفت برای تعیین نرخ جریان اندازه گیری میشود. سنسورهای مکانیکی جریان از پروانهای استفاده میکنند که با سرعتی متناسب با سرعت جریان میچرخد. سنسورهای مکانیکی جریان را میتوان برای افزایش یا کاهش سرعت جریان نیز کنترل کرد.
سنسور جریان غیرتماسی (Non-contact flow sensors)
سنسورهای جریان التراسونیک محبوبترین سنسورهای جریان بدون تماس هستند. سنسورهای فلومتر التراسونیک پالسهای صوتی با فرکانس بالا را از طریق یک مایع یا گاز در جریان میفرستند. این سنسورها زمان بین انتشار صدا و تماس آن با گیرنده سنسور را اندازهگیری میکنند تا سرعت جریان گاز یا مایع را تعیین کنند.
کاربردهای سنسور جریان
انواع مختلفی از سنسورهای جریان برای رفع نیازها و برنامه های کاربردی وجود دارد. رایج ترین پارامترهایی که بر نوع سنسور جریان مورد نیاز شما تأثیر میگذارند:
- محدوده حجم سنسور جریان
- مواد
- فشار
- دقت مورد نیاز
سنسورهای جریان ابزار عالی برای کمک به درک و کنترل زیرسیستمهای مکانیکی یا شیمیایی در برنامه شما هستند.
ثبت ديدگاه