انواع فناوری های فشارسنج
فشارسنج یک دستگاه اندازه گیری فشار است که برای اندازه گیری فشار اتمسفر طراحی شده است که فشار مطلق ناشی از وزن و انرژی هوای جذب شده در گرانش زمین است. در سطح زمین در بالاترین قدر خود قرار دارد و با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد تا زمانی که در لبه بیرونی اتمسفر یا فضای بیرونی به صفر برسد.
فشار اتمسفر در هر روز معین بسته به سیستم های آب و هوایی در نوسان است. سیستم‌های فشار بالا معمولاً با آسمان صاف و آفتابی و فشار کم با هوای بارانی و طوفانی همراه هستند. به همین دلیل، فشارسنج ها در پیش بینی آب و هوا بسیار موثر هستند. با مشاهده فشار هوا در سراسر یک سیستم آب و هوا، پیش بینی کنندگان می توانند حرکت و شدت سیستم را تعیین کنند.
فشارسنج ها را می توان با استفاده از طیف گسترده ای از فناوری ها ساخت، اما بسیاری از آنها قدیمی و منسوخ هستند. این وبلاگ بر روی رایج ترین فناوری های فشارسنج که امروزه استفاده می شود تمرکز خواهد کرد.
فشارسنج جیوه
فشارسنج جیوه ای که مانومتر نیز نامیده می شود، یک لوله شیشه ای پر از جیوه است که یک طرف آن بسته و از طرف دیگر باز می شود. انتهای باز لوله به طور موقت مهر و موم می شود تا جیوه به بیرون سرازیر نشود، سپس در زیر سطح یک مخزن جیوه یا مخزن باز به اتمسفر غوطه ور می شود. مهر و موم در انتهای باز برداشته می شود، که باعث می شود بخشی از جیوه از لوله خارج شود و یک خلاء تقریباً در انتهای بسته لوله ایجاد کند. به دلیل بخار جیوه موجود در آن قسمت لوله، تقریباً خلاء است.
جیوه باقی مانده در لوله نشان دهنده تعادل بین فشار اتمسفر بر روی سطح جیوه در مخزن، وزن جیوه و خلاء در لوله است. سطح جیوه حاصل اندازه گیری نیرو در واحد سطح یا فشاری است که اتمسفر بر سطح جیوه نسبت به خلاء (~نیروی صفر در واحد سطح) در لوله اعمال می کند. این فشار مطلق اتمسفر است که بر حسب واحد مربوط به ارتفاع جیوه بالای سطح جیوه در مخزن اندازه گیری می شود.
مانومتر جیوه
یک واحد فشار رایج برای فشار هوا، میلی متر جیوه (mmHg) یا اینچ جیوه (inHg) است. مانومترهای جیوه ای یکی از اولین فشارسنج هایی بودند که مورد استفاده قرار گرفتند و در کشف اصول حاکم بر جو مؤثر بودند. دقت فشارسنج های جیوه به دقت اندازه گیری ارتفاع، چگالی و فشار بخار جیوه مورد استفاده بستگی دارد. فشارسنج های جیوه برای بسیاری از کاربردهای صنعتی غیرعملی هستند و به دلیل اندازه، هزینه، ماهیت ظریف و سمی بودن جیوه، استفاده از آنها در طول زمان کاهش یافته است. با این حال، مانومترهای جیوه ای بسیار گران قیمت امروزه در آزمایشگاه های کالیبراسیون مورد استفاده قرار می گیرند که به عنوان منبع اصلی اندازه گیری فشار آزمایشگاه (استاندارد مرجع اولیه آنها) عمل می کنند.
فشارسنج آنروید
فشارسنج آنروئیدی بدون استفاده از جیوه یا هر سیال دیگری ساخته می شود. از یک محفظه فلزی کوچک و انعطاف پذیر به نام کپسول آنروئید تشکیل شده است که از آلیاژ بریلیم/مس ساخته شده است. محفظه با بیشتر هوای خارج شده از آن مهر و موم شده است. تفاوت فشار بین داخل محفظه (تقریباً خلاء) و بیرون باعث انبساط یا انقباض آن بسته به تغییر فشار اتمسفر می شود. اتصالات مکانیکی این حرکت را به یک صفحه مدرج که فشار اتمسفر را نشان می دهد منتقل می کند.
فشارسنج های آنروید از نظر قیمت و دقت بر اساس سازنده و کیفیت متفاوت است. قیمت می تواند از 1000 دلار برای یک فشارسنج آنروئیدی با دقت 0.07? از خواندن، تا کمتر از 50 دلار برای یک فشارسنج که حتی ممکن است دقت را گزارش نکند متغیر باشد. فشارسنج های آنروید معمولاً در کشتی ها و کشتی های بادبانی به منظور نظارت بر آب و هوا، در خانه ها برای همین منظور یا به عنوان یک دکوراسیون جدید استفاده می شوند.
فشارسنج دیجیتال MEMs
فشارسنج دیجیتال از یک سنسور میکرو الکترومکانیکی (MEMs) برای اندازه گیری فشار استفاده می کند. MEM های سنجش فشار معمولاً مدارهای مجتمع کوچک (IC) هستند که عناصر الکترونیکی و مکانیکی را برای سنجش فشار ترکیب می کنند. رایج ترین حسگرهای فشار MEM ها خازنی یا پیزومقاومتی هستند.
سنسورهای خازنی لایه‌های رسانا را بین دیافراگم ساندویچ می‌کنند تا یک خازن تشکیل دهند. تغییر شکل دیافراگم در اثر فشار اعمال شده باعث تغییر ظرفیت خازن می شود که متناسب با فشار است.
از طرف دیگر، سنسور پیزومقاومتی دارای یک عنصر رسانا است که مستقیماً روی دیافراگم ساخته شده است. تغییرات در مقاومت این هادی ها متناسب با تغییر شکل دیافراگم است. سپس این مقاومت از طریق مدار پل وتستون اندازه گیری می شود تا اندازه گیری مقاومت متناسب با فشار اعمال شده بدست آید.
هر دو فناوری در اجزای مختلفی از جمله دستگاه‌های هوشمند، ایستگاه‌های هواشناسی، هواپیماها، هواپیماهای بدون سرنشین، ابزارهای GPS، تجهیزات محیطی استفاده می‌شوند.