تشرح هذه المقالة ما هو مقياس الضغط وفيم يتم استخدامه. لذلك، سوف تتعرف على الأنواع المختلفة لمقاييس الضغط، وكيفية استخدام مقياس الضغط ومزاياه وعيوبه.
ما هو مقياس الضغط؟
مقياس الضغط ، أو مقياس الضغط ، هو جهاز استشعار يحول تشوه المادة إلى تغير في المقاومة الكهربائية. وبالتالي فإن مقياس الضغط هو أداة تستخدم لقياس تشوه المادة.
يمكن أيضًا استخدام مقاييس الانفعال لتحديد الضغط أو الحمل أو عزم الدوران أو موضع المادة.
يعتمد تشغيل مقياس الضغط على التأثير التجويف، وهو خاصية فيزيائية تمتلكها بعض المواد والتي تعدل قيمة مقاومتها الكهربائية اعتمادًا على الضغط الميكانيكي الذي تتعرض له. أدناه سنرى بالتفصيل كيف يعمل مقياس الضغط.
بشكل عام، مقاييس الضغط صغيرة وصعبة. بالإضافة إلى ذلك، فهي عادة ما تكون مصنوعة من سبائك معدنية، مثل الألومنيوم أو النيكل، أو عناصر شبه موصلة، مثل السيليكون أو الجرمانيوم.
بالإضافة إلى ذلك، لكي يتم قياس مقياس الضغط بشكل صحيح، من المهم أن تشير الشركة المصنعة إلى خصائص قياس مقياس الضغط، مثل درجة حرارة التشغيل، أو مقاومة المقياس، أو اختبار التعب.
أنواع مقاييس السلالة
الآن بعد أن عرفنا تعريف مقياس الضغط، دعونا نرى ما هي الأنواع المختلفة لمقاييس الضغط:
- مقاييس الضغط المعدني – هذه مقاييس الضغط مصنوعة من سبائك معدنية. هذه الأنواع من مقاييس الضغط تكون رفيعة ورقيقة بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك، يقومون بقياس تشوه المادة نتيجة للتغير في الطول الذي يتعرضون له.
- مقاييس انفعال المقاومة : هذا النوع من مقاييس الانفعال يزيد من مقاومته عند تشوهه، بحيث يمكن تحويل هذا الاختلاف في المقاومة إلى توتر، بفضل جسر ويتستون، وبالتالي تحديد تشوه المادة.
- مقاييس الانفعال السعوية : يرتبط هذا النوع من مقاييس الانفعال بالخصائص الهندسية ويسمح بقياس الضغوط والانفعالات.
- مقاييس الانفعال الكهروضوئية : يعتمد تشغيل هذا النوع من مقاييس الانفعال على قياس الانفعال بمقدار الضوء الذي يصل إلى الخلية الكهروضوئية. وبالتالي، اعتمادًا على استطالة المقياس، تصل طاقة ضوئية أكثر أو أقل إلى الخلية، وبالتالي يمكن تحديد تشوه المادة.
- أجهزة قياس الضغط شبه الموصلة : يتكون هذا النوع من أجهزة قياس الضغط من مكون أشباه الموصلات الذي يسمح بقياس الضغط. وهي بشكل عام أصغر حجمًا، ولكنها يمكنها تحمل التشوهات الكبيرة جدًا.
كيف يعمل مقياس الضغط
مقاييس الانفعال هي مكونات كهربائية يجب لصقها على الجسم الذي نريد دراسة تشوهه. ولهذا السبب تشتمل بشكل عام على جزء لاصق بحيث يمكن وضعها بسهولة على الجسم.
ضع في اعتبارك أن تشوه الجسم يرجع إلى قوة ميكانيكية، سواء كانت خارجية أو داخلية. وبالتالي، إذا كان الإجهاد الميكانيكي وخصائص المادة معروفة، فيمكن حساب انفعال المادة.
يعتمد تشغيل مقياس الضغط على مقاومة التجويف، وهي خاصية تمتلكها بعض المواد والتي تعدل قيمة مقاومتها الكهربائية اعتمادًا على الضغط الميكانيكي الذي تتعرض له.
وبالتالي، بفضل تأثير التجويف، يمكن تحويل الجهد الميكانيكي إلى كهرباء، وبالتالي يمكن تحديد تشوه الجسم.
في معظم الحالات، يكون من الصعب جدًا قياس التشوه الذي يتعرض له الجسم يدويًا، لأنها تشوهات صغيرة جدًا. ولكن باستخدام التيار الكهربائي يمكن معرفة قيمة هذه التشوهات.
مزايا وعيوب مقاييس الضغط
مزايا أجهزة قياس الضغط:
- مقاييس الضغط بسيطة جدًا وسهلة الاستخدام.
- إنها أدوات صغيرة.
- بشكل عام، يمكن استخدام مقاييس الضغط مع التيار المباشر أو التيار المتردد.
- لا يتأثر القياس الذي يتم إجراؤه بواسطة مقياس الضغط بالمجال المغناطيسي.
عيوب أجهزة قياس الضغط :
- يمكن أن تؤثر العديد من العوامل البيئية على القياس الذي يتم بواسطة مقياس الضغط.
- هذه عادة أجهزة غير مستقرة.
- مع مرور الوقت، يفقد مقياس الضغط قبضته، مما يجعل من الصعب استخدامه.
- إشارة خرج المقياس ضعيفة.
- التغيرات في درجات الحرارة يمكن أن تؤثر على مقاييس الضغط.
- لا يمكن للضغط المبذول أن يتسبب في تجاوز مقياس الانفعال حده المرن.
تطبيقات أجهزة قياس الضغط
لمقياس الضغط العديد من التطبيقات في الهندسة، بما في ذلك:
- في الهياكل، لقياس تشوه الجسور والبنية التحتية والرافعات وغيرها.
- في الصناعة، يتم استخدام مقياس الضغط بشكل أساسي لإجراء اختبارات المقاومة على المحركات والمضخات والآلات وما إلى ذلك.
- تُستخدم مقاييس الانفعال أيضًا في علم الروبوتات، على سبيل المثال لقياس الجهد الذي يبذله الروبوت عندما يمسك بجسم ما.
- في البناء، يتم استخدام مقياس الضغط للتحقق من استقرار الخرسانة في وقت البناء.
- في صناعة الطيران، تُستخدم مقاييس الضغط لقياس الحمل الهيكلي للطائرات وحساب انحراف أجنحتها.