فشار را می توان به عنوان نیروی اعمال شده به یک سطح توصیف کرد. سیستم های مختلفی برای اندازه گیری فشار وجود دارد که دو مورد از رایج ترین آنها فشار مطلق و فشار سیلد گیج می باشد. تفاوت های زیادی بین این دو نوع سیستم اندازه گیری فشار وجود دارد که تأثیرات قابل توجهی در استفاده و اندازه گیری با آنها دارد. بسته به اینکه چرا فشار را اندازه می‌گیرید، تعیین اینکه آیا به فشار گیج یا فشار مرجع مطلق نیاز دارید، به اندازه انتخاب محدوده فشار، به ویژه برای فشار پایین، مهم است. اگر اشتباه متوجه شوید، این موضوع می تواند خطاهای بزرگی در اندازه گیری های شما ایجاد کند.
ساده ترین راه برای توضیح تفاوت بین این دو این است که فشار مطلق از صفر مطلق به عنوان نقطه صفر استفاده می کند، در حالی که فشار گیج از فشار اتمسفر به عنوان نقطه صفر استفاده می کند. به دلیل فشار اتمسفر متغیر، اندازه گیری فشار گیج دقیق نیست، در حالی که فشار مطلق همیشه قطعی است.
فشار گیج
رایج ترین مرجع فشار، فشار گیج است که با یک “g” بعد از واحد فشار به عنوان مثال 30 psig نشان داده می شود. فشار گیج بر حسب فشار اتمسفر محیط اندازه گیری می شود. تغییرات فشار اتمسفر به دلیل شرایط آب و هوایی یا ارتفاع به طور مستقیم بر خروجی سنسور فشار گیج تأثیر می گذارد. فشار گیج بالاتر از فشار محیط به عنوان فشار مثبت شناخته می شود. اگر فشار اندازه گیری شده کمتر از فشار اتمسفر باشد به آن فشار منفی یا فشار گیج خلاء می گویند.
سنسورهای فشار گیج معمولاً فقط یک پورت فشار دارند. فشار هوای محیط از طریق یک سوراخ هواکشی (ونتد -Vented) یا یک لوله هواکش به پشت عنصر حسگر هدایت می شود. یک ترانسمیتر فشار گیج ونتد اجازه می دهد تا فشار هوای بیرون در معرض سمت منفی دیافراگم حسگر فشار قرار گیرد تا همیشه با توجه به فشار هوای محیط اندازه گیری شود. بنابراین، یک سنسور فشار گیج ونتد، فشار صفر را هنگامی که اتصال فشار فرآیند به هوای اتمسفر باز نگه داشته می شود، می خواند.
مرجع فشار سیلد گیج (sealed gauge) بسیار مشابه است با این تفاوت که فشار اتمسفر در سمت منفی دیافراگم مهر و موم یا سیلد شده است.
این نوع سیستم اندازه گیری فشار مرجع معمولاً در کاربردهای فشار بالا مانند اندازه‌گیری فشارهای هیدرولیکی که تغییرات فشار اتمسفر تنها تأثیر کمی بر دقت سنسور خواهد داشت، استفاده می‌شود.
تعریف فشار سیلد گیج (sealed-gauge pressure) فشاری است که از طریق یک دستگاه مهر و موم شده که در آن نقطه صفر تنظیم شده است اندازه گیری می شود. این نقطه تنظیم هر فشاری است که داخل دستگاه قبل از آب بندی بوده است که سازنده دستگاه اندازه گیری فشار سیل شده تصمیم می گیرد.
فشار ابسلوت (مطلق)
فشار ابسلوت، فشار عدم وجود ماده در یک فضا یا خلاء کامل است. اندازه گیری های انجام شده در فشار مطلق از این صفر مطلق به عنوان نقطه مرجع استفاده می کنند. بهترین مثال از فشار مرجع مطلق، اندازه گیری فشار بارومتری (اندازه گیری فشار هوا) است.
به منظور تولید یک سنسور فشار مطلق، سازنده خلاء بالایی را در پشت دیافراگم حسگر مهر و موم می کند. بنابراین، اگر اتصال فشار فرآیند یک فرستنده فشار مطلق به هوا را باز نگه دارید، فشار بارومتریک واقعی را می‌خواند.
بنابراین چگونه می دانید چه زمانی فشار مطلق را اندازه گیری کنید یا چه زمانی فشار گیج را اندازه گیری کنید؟
جواب سوال ساده نیست، اما به طور کلی اگر می‌خواهید فشاری را که تحت تأثیر تغییرات فشار اتمسفر است، اندازه‌گیری یا کنترل کنید، مانند سطح مایع در یک مخزن باز. شما فشار سیلد گیج را باید انتخاب کنید زیرا نیاز دارید خوانش فشار منفی فشار اتمسفر را داشته باشید.
اگر می خواهید فشارهایی را اندازه گیری کنید که تحت تأثیر تغییرات فشار اتمسفر نیستند، به عنوان مثال آزمایش نشتی یک ظرف غیر قابل انعطاف کاملاً مهر و موم شده، از یک سنسور فشار مطلق استفاده می کنید. اگر به جای آن از یک سنسور فشار گیج برای اندازه گیری فشار ظرف استفاده می شد و فشار هوا تغییر می کرد، با وجود اینکه فشار در ظرف ثابت می ماند، قرائت سنسور تغییر می کرد.
فشارهای مطلق، گیج، خلاء و اتمسفر
فشار مطلق – فشار واقعی در یک موقعیت معین فشار مطلق نامیده می شود و نسبت به خلاء مطلق (یعنی فشار صفر مطلق) اندازه گیری می شود.
فشار گیج – فشار گیج، فشار نسبت به فشار اتمسفر است. به عبارت دیگر، فشار نسبت به فشار اتمسفر چقدر بالاتر یا پایین تر است.
فشار خلاء – فشارهای زیر فشار اتمسفر، فشار خلاء نامیده می شود و توسط گیج های خلاء اندازه گیری می شود که تفاوت بین فشار اتمسفر و فشار مطلق را نشان می دهد.
فشار اتمسفر – فشار اتمسفر فشاری است که یک ناحیه به دلیل نیروی وارد شده توسط جو تجربه می کند.
- ۱ اتمسفر = ۳۳.۹۱ فوت آب = ۱۰.۳۴ متر آب = ۱۴.۶۹۶ پوند بر اینچ مربع = ۲۹.۹۲۱ اینچ جیوه = ۷۶۰ میلی متر جیوه = ۱۰۱.۳ کیلوپاسکال = ۱.۰۱۳ بار
- ۰ فشار مطلق = ۱ اتمسفر خلاء = -۱ فشار گیج اتمسفر
- فشار اتمسفر = ۰ خلاء = ۰ خلاء = ۰ فشار گیج
- ۱۰.۶۹۶ پوند بر اینچ = ۴ پوند بر اینچ مربع خلاء= -۴ پوند بر اینچ مربع فشار گیچ
فشار مطلق در مقابل فشار گیج
فشار مطلق هر سیستم، فشار گیج سیستم به اضافه فشار اتمسفر محلی یا محیط است.
در نوشتار فنی، اگر فشار اتمسفر 101 کیلو پاسکال باشد، به صورت فشار گیج 520 کیلو پاسکال یا فشار مطلق 621 کیلو پاسکال نوشته می شود .
در مواردی که فضا محدود است، مانند صفحه‌های فشارسنج، سرفصل‌های جدول یا برچسب‌های نمودار، استفاده از یک اصلاح‌کننده، مانند kPa (گیج) و kPa (مطلق) یا kPa – گیج و kPa -مطلق یا kPa ( A) یا kPa (G)، استفاده می شود. فشار gauge گاهی اوقات فشار gage نیز نوشته می شود.
520 کیلو پاسکال (G) = 621 کیلو پاسکال (A)
فشارهای منفی یا خلاء
اگر فشار اتمسفر 101 کیلو پاسکال باشد ، نقطه B در نمودار ممکن است به صورت 45 کیلو پاسکال خلاء نشان داده شود، به این معنی که 45 کیلو پاسکال کمتر از فشار اتمسفر است.
همچنین ممکن است به صورت 56 کیلو پاسکال (مطلق) بیان شود به این معنی که 56 کیلو پاسکال بالاتر از فشار صفر است. در نوشتار فنی، بسیار مهم است که مشخص شود فشارهای زیر فشار اتمسفر چگونه بیان می شود.
45 کیلو پاسکال = -45 کیلو پاسکال گیج = 56 کیلو پاسکال مطلق
