مانومتر چیست؟ انواع و کابرد آن Manometer

مانومتر چیست؟ یکی از دستگاه هایی که جهت اندازه گیری فشار به کار می رود، مانومتر (Manometer)است، در واقع مانومتر فشار سنجی است که با آن فشار گاز محبوس در یک ظرف را اندازه گیری می کنند. مهمترین عامل اندازه گیری فشار لوله بروردون می باشد، لوله برودون یکی از قسمت های اصلی مانومتر است که با مقطع تقریبا بیضی به شکل C ساخته شده که یک طرف آن مسدود و ظرف دیگر آن به نقطه فشار وصل می شود. فشار سنج های نوع بوردون قادرند از 30 تا 50000 پوند بر اینچ مربع را اندازه بگیرد. فشار وارده باعث می شود نوک آزاد لوله بوردون حرکت کند و این حرکت به وسیله سیستم اهرم به چرخ دنده و عقربه منتقل می شود و عقربه روی صفحه فشار را نشان می دهد.

از انواع دیگر مانومترها می توان به مانومتر U شکل اشاره کرد که یک لوله U شکل است که یک سر آن باز است و سر دیگر آن به ظرف دارای گاز متصل است. در این لوله جیوه یا مایع های دیگر را می توان ریخت. ارتفاع جیوه در دو شاخه لوله برابر است ولی با باز شدن شیر ظرف و ورود گاز به درون آن، ارتفاع جیوه در لوله تغییر می کند و با توجه به آن فشار گاز اندازه گیری می شود.

 مانومتر ها می توانند به طور غیر مستقیم برای اندازه گیری سایر متغیرها نظیر دبی سیال/ گاز، سرعت، سطح مایع و ارتفاع به کار روند.
 واحد استاندارد فشار در دستگاه SI پاسکال می باشد که برابر 1Pa=1N/m2 می باشد یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیروست که بر یک متر مربع سطح جسمی وارد می گردد.

مانومترهای لوله بوردون

مانومترهای لوله بوردون (Bourdon-manometer) برای اندازه گیری طیف وسیعی از اختلاف فشارها به کار می رود (حدود 700 مگا پاسکال). به دلیل بلند بودن طول لوله مانومتر و سایر ملاحظات عملی، برای اندازه گیری فشار های زیاد در تبرید به کار برده می شوند. مکانیسم این فشار سنج را در شکل زیر ملاحظه می کنید.

??​

لوله بوردون از یک لوله فلزی خمیده بیضوی تشکیل شده است که با افزایش فشار سیال تمایل به باز شدن داشته و با کاهش فشار انحنای بیشتری می یابد. تغییرات انحنا از طریق یک سیستم چرخ دنده ای به عقربه منتقل می شود. جهت و مقدار حرکت عقربه به جهت و مقدار تغییر انحنای لوله بستگی دارد. فشار سنج های بوردون برای اندازه گیری فشارهای بیشتر و کمتر از اتمسفر به کار می روند.
از مانومتر U شکل می توان برای اندازه گیری فشار، خلاء یا اختلاف فشار بین دو نقطه استفاده کرد. این روش از جمله ساده‌ترین و در عین حال دقیق ترین روش های اندازه‌گیری فشار است. معمولا از این روش در مواردی که نیاز به مشاهده فشار توسط اپراتور به صورت محلی باشد استفاده می شود.

انواع فشارسنج ها با توجه به نوع فشار

سنسورهای فشار می‌توانند براساس بازه اندازه‌گیری ، بازه دمای عملکرد و از همه مهمتر نوع فشار اندازه‌گیری طبقه‌بندی شوند. با توجه به نوع فشار، فشارسنج‌ها، به ۵ دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

سنسور فشار مطلق

این سنسور فشار یک نقطه نسبت به خلأ کامل (۰ psi) را اندازه می‌گیرد. فشار اتمسفریک ۱۰۱٫۳۲۵ KPa (یا ۱۴٫۷psi) در سطح دریا نسبت به خلأ است.

سنسور فشار گیج Gauge

این سنسور در کاربردهای متفاوتی استفاده می‌شود زیرا می‌تواند برای اندازه‌گیری فشار یک نقطه نسبت به فشار اتمسفریک در نقطه دیگر کالیبره شود. گیج فشار تایر مثالی از نشانگر فشار گیج است. هنگامی که گیج فشار تایر مقدار 0 psi را می‌خواند فشار داخل تایر ۱۴٫۷ psi است. یعنی برابر با فشار اتمسفر.

سنسور فشار خلأ

این سنسور برای اندازه‌گیری فشار کمتر از فشار اتمسفر در نقطه‌ای مشخص استفاده می‌شود. مرجع سنسور خلأ در صنعت متفاوت است که ممکن است موجب اشتباه شود؛ فشار نسبت به فشار اتمسفر (مانند اندازه‌گیری فشار گیج منفی) و نیز فشار نسبت به فشار خلأ .

سنسور فشار تفاضلی

این سنسور تفاضل بین فشار ۲ یا چند نقطه را که به عنوان ورودی معرفی می شوند اندازه می گیرد. برای مثال اندازه گیری افت فشار در فیلتر روغن. فشار تفاضلی هم چنین برای اندازه گیری دبی یا سطح در مخازن به کار می رود.

سنسور فشار مهرشده ( sealed )

این سنسور همانند سنسور گیج فشار است با این تفاوت که از قبل توسط سازنده برای اندازه گیری فشار نسبت به فشار سطح دریا کالیبره شده است.

??​
کاربرد مانومترها

اندازه‌گیری فشار

این کاربرد، کاربرد اصلی سنسورهای فشار است که در مواردی از جمله تجهیزات هواشناسی، هواپیما، اتومبیل و سایر وسایلی که در آن‌ها فشار کارایی دارد به کار می‌رود.

اندازه‌گیری ارتفاع از سطح دریا

کاربرد آن در هواپیما، موشک، ماهواره، بالن‌های هواشناسی و غیره می‌باشد. در تمامی این کاربردها از رابطه بین تغییرات فشار با ارتفاع نسبت به سطح دریا استفاده می‌شود.

اندازه‌گیری جریان

می‌توان با کمک اثر ونتوری و رابطه اش با فشار، جریان را اندازه گرفت. اختلاف فشار بین دو بخش یک تیوب نتوری (با قطرهای دهانه مختلف) اندازه‌گیری می‌شود. این اختلاف فشار، با سرعت جریان گذرنده از تیوب رابطه مستقیم دارد. از آنجا که این اختلاف فشار نسبتاً کوچک است از سنسور فشار با بازه کم استفاده می‌شود.

اندازه‌گیری ارتفاع / عمق

می‌توان از سنسور فشار برای اندازه گیری ارتفاع سطح مایع استفاده کرد. معمولاً از این تکنیک برای اندازه‌گیری مکان جسم غوطه ور در آب (مانند غواص‌ها، زیر دریایی‌ها) و یا ارتفاع سطح مایع درون یک مخزن (مانند مایع داخل برج آب) استفاده می‌شود.

آزمایش نشتی

می‌توان با اندازه‌گیری افت فشار، نشتی سیستم را به دست آورد. روش‌های متداول برای این منظور، دو روش هستند:
1) مقایسه فشار سیستم با فشار سیستمی با نشتی معلوم و استفاده از این اختلاف فشار.
2) اندازه‌گیری فشار و بررسی تغییرات آن در طول یک بازه زمان.

​