اندازهگیری فشار و دما یکی از بنیادیترین نیازها در علوم مهندسی، صنایع، پزشکی و حتی زندگی روزمره است. این دو کمیت نقش مهمی در کنترل فرایندها، ایمنی تجهیزات و بهینهسازی عملکرد سیستمها دارند. ابزارها و روشهای متنوعی برای سنجش فشار و دما وجود دارد که بسته به نوع کاربرد و دقت موردنیاز انتخاب میشوند.
بخش اول: اندازهگیری فشار
تعریف فشار
فشار مقدار نیروی وارد بر واحد سطح است و با واحد پاسکال (Pa) در سیستم SI بیان میشود.
P = \frac{F}{A}
که در آن F نیرو و A سطح است.
انواع فشار
1. فشار مطلق: فشار نسبت به خلأ مطلق.
2. فشار گیج (Gauge): فشار نسبت به فشار اتمسفر.
3. فشار تفاضلی: اختلاف فشار بین دو نقطه.
ابزارهای اندازهگیری فشار
1. مانومتر (Manometer)
• بر پایه ستون مایع (آب یا جیوه).
• ساده ولی محدود به فشارهای کم.
2. گیجهای مکانیکی (Bourdon Gauge)
• پرکاربرد در صنعت.
• بر اساس تغییر شکل لوله خمیده تحت فشار.
3. ترانسمیترهای فشار (Pressure Transmitter)
• خروجی الکتریکی (جریان یا ولتاژ).
• مناسب برای اتوماسیون صنعتی.
4. سنسورهای مدرن (Piezoelectric, Capacitive, Strain Gauge)
• دقت بالا.
• قابلیت اتصال به سیستمهای دیجیتال و PLC.
بخش دوم: اندازهگیری دما
تعریف دما
دما معیاری از میزان انرژی جنبشی ذرات یک جسم است. واحد آن در سیستم SI کلوین (K) است اما در عمل از سانتیگراد (°C) و فارنهایت (°F) هم استفاده میشود.
روشهای اندازهگیری دما
1. دماسنج مایع در شیشه (Thermometer)
• جیوهای یا الکلی.
• ساده و ارزان، ولی فقط برای محدودههای محدود.
2. ترموکوپل (Thermocouple)
• بر اساس اختلاف ولتاژ دو فلز مختلف.
• مناسب محدوده وسیع (از -200°C تا +1800°C).
• پرکاربرد در صنعت.
3. RTD (Resistance Temperature Detector)
• تغییر مقاومت فلز (مثلاً پلاتین) بر حسب دما.
• دقت بالا، پایداری خوب، محدوده محدودتر از ترموکوپل.
4. ترمیستور (Thermistor)
• مقاومت نیمهرسانا با حساسیت بالا.
• مناسب برای تجهیزات الکترونیکی و پزشکی.
5. سنسورهای مادون قرمز (Infrared Sensors)
• اندازهگیری دما بدون تماس.
• مناسب برای اجسام متحرک، داغ یا خطرناک.
اهمیت کالیبراسیون
چه برای فشار و چه برای دما، کالیبراسیون دورهای ابزارها ضروری است تا دقت اندازهگیری حفظ شود. عوامل محیطی، فرسودگی و ضربه میتوانند باعث خطا در سنسورها شوند.