اندازه گیری فشار - بخش اول
تکنیکهای زیادی برای اندازه گیری فشار و خلاء وجوددارد . وسایلی که برای اندازه گیری فشار استفاده میشوند را فشار سنج[i] یا خلاء سنج[ii] مینامند . بطور معمول به وسایل اندازه گیری که فشارهای نزدیک فشار اتمسفر رااندازه گیری میکنند ، مانومتر[iii] اطلاق میشود.
همچنین در اغلب موارد به وسایل هیدرواستاتیکی که در آنها ستونی از مایع وجود دارد نیز مانومتر اطلاق میشود.
فشار یک کمیت مطلق نیست و برای همین در
اندازه گیری فشار ، همیشه مقدار آنرا نسبت به یک فشار مرجع تعیین میکنند.
بطور مثال فشار تایر یک اتومبیل نسبت به فشار اتمسفر سنجیده میشود. گاهی
نیز فشار نسبت به فشار خلاء سنجیده میشود. معمولا فشار خلاء به سه پله
فشار خلاء پایین ، فشار خلاء بالا و فشار خلاء خیلی بالا (تا حدود ۱۱-۱۰ میلی بار) تقسیم میشود. ولی بایستی توجه داشت رسیدن به خلاء مطلق (صفر میلی بار) بسیار دشوار است.
براساس مبنای تعیین شده برای اندازه گیری فشار آنرا به سه صورت زیر در نظر میگیرند:
1- فشار مطلق[iv] : فشاری است که برمبنای خلاء کامل اندازه گیری میشود و خلاء کامل بعنوان مرجع اندازه گیری یا صفر مبنا درنظر گرفته میشود
2- فشار سنجش[v] : فشاری است که برمبنای فشار اتمسفر سنجیده میشود وفشار اتمسفر بعنوان مرجع اندازه گیری یا صفر مبنا درنظر گرفته میشود.
3- اختلاف فشار[vi] : عبارتست از اختلاف فشار بین دو نقطه
بنابراین فشار سنجش برابراست با فشار مطلق منهای فشار اتمسفر یا فشار مطلق جمع جبری فشار مطلق و فشار اتمسفر است:
Absolute Pressure= Gauge pressure + atmospheric pressure
فشار لاستیک اتومبیل و فشار خون جانداران
ازنوع فشار سنجش است درحالیکه فشار اتمسفر و دستگاههای اندازه گیری ارتفاع
که براساس فشار اتمسفر ارتفاع راتعیین میکنند[vii] ، ازنوع مطلق هستند (هرچه ارتفاع بیشتر شود فشار اتمسفر کمتر میشود).
از اختلاف فشار نیز در صنعت بطور گسترده برای
اندازه گیری استفاده میشود. این وسایل دارای دو ورودی برای اعمال فشار
فرایند تحت اندازه گیری هستند و بصورتی مکانیکی اختلاف فشار ریاضی را
اندازه گیری میکنند. معمولا از این روش بیشتر برای تعیین مقدار جریان[viii] مواد یا سیال در یک مسیر مثلا لوله استفاده میشود.

اغلب در بیان مقدار فشار خلاءهای میانی ،
بسته به اینکه بر مبنای فشار مطلق یا فشار سنجش بخواهد بیان شود ابهام پیش
می آید. دلیل آن اینست که چون خلاء همیشه کمتر از فشار اتمسفر است ،
بنابراین برخلاف فشار مطلق که همیشه مقداری مثبت دارد ، فشار سنجش برای
خلاء مقدارش منفی میشود، ولی معمولأ آنرا بصورت مثبت بیان میکنند.
بطور مثال اگر فشار اتمسفر در دمای 20درجه
سلسیوس 101.325 Kpa تعیین شده باشد ، آنگاه فشار سنجش 80 Kpa معادل با فشار
مطلق 21.325 Kpa (101.325-80=21.325) خواهد شد.
معمولأ فشار اتمسفر در سطح دریا 100Kpa در
نظر گرفته میشود ولی مقدار آن با ارتفاع و شرایط آب و هوایی تغییر میکند.
بهمین دلیل علیرغم اینکه اگر فشار مطلق سیالی ثابت بماند ، ولی فشار سنجش
آن با تغییر فشار اتمسفر تغییر میکند.بهمین دلیل وقتی یک اتومبیل به سمت
ارتفاعات میرود و فشار اتمسفر کم میشود ، در همان حال فشار سنجش آن زیاد
میشود.
در بسیاری از دستگاههای اندازه گیری فشار،
بجای اینکه مرجع اندازه گیری فشار سنجش (صفر مرجع) مقدار واقعی فشار
اتمسفر در نظر گرفته شود ، فشار اتمسفر را مقداری ثابت فرض کرده (بطور
مثال 100 Kpa یا 101.325 Kpa) و بقیه اندازه گیریها را نسبت به آن انجام
میدهند، بهمین دلیل این قبیل دستگاهها در ارتفاعات زیاد ممکن است به درستی
کار نکنند.
در بسیاری از موارد با استفاده از
ترانسمیترهای (دیفرانسیلی) فشار ، اندازه گیریها بسادگی نسبت به فشار
اتمسفر واقعی انجام میشود. بطور مثال در ترانسمیترهای فشار که از دیافراگم
استفاده میکنند ، یکی از دو طرف دیافراگم ( اصطلاحأ طرف منفی آن) از طریق
یک لوله یا یک سوراخ تعبیه شده با محیط بیرون در ارتباط است و فشار اتمسفر و
تغییرات آنرا حس میکند و طرف دیگر دیافراگم به فشار تحت اندازه گیری متصل
است ، فشار سنجش را بصورت درستی اندازه گیری میکند. به همین دلیل اگر
ورودی اندازه گیری فشار این وسایل بطور آزاد در معرض هوای محیط قرار گیرد ،
خروجی آنها صفر را نشان میدهد.
در عوض در کاربردهای فشار بالا طرف منفی را
میتوان کاملأ بست و آنرا از محیط بیرون ایزوله کرد و اجازه اعمال تغییرات
فشار اتمسفر در فشار اندازه گیری شده را نداد. اینکار درفشارهای بالا که
تغییرات فشار اتمسفر نسبت به مقدار فشار تحت اندازه گیری مقدار کوچک و قابل
صرف نظری دارد و بنابراین درستی اندازه گیری را خراب نمیکند کاملا توجیه
فنی دارد ، درحالیکه در اندازه گیریهای فشار پایین و در حد فشار اتمسفر
توجیهی ندارد. این وسایل هیچگاه صفر را به درستی اندازه گیری نمیکنند زیرا
فشار اتمسفر تغییر میکند ولی یکی از ورودیهای آنها کاملا بسته و فشار آن
روی یک فشار ثابت (بطور مثال 1bar یا 100Kpa) تثبیت و آب بندی شده است.
سازندگان وسایل اندازه گیری فشار برای فراهم
کردن امکان اندازه گیری فشار مطلق ، در یکی از طرفهای دیافراگم موجود در
ترانسمیتر فشار یا فشار سنج ، خلاء کامل برقرار و آنرا بطور آب بندی شده ای
می بندند و با اینکار یک حسگر فشار مطلق ساخته میشود. در این صورت اگر آن
طرفی از دیافراگم که وظیفه اندازه گیری فشار را دارد در محیط آزاد (هوای
آزاد) قرار داده شود ، یک وسیله اندازه گیری فشار اتمسفر یا بارومتر ساخته
شده است.

ii] Vacuum Gauge
iii] Manometer
iv] Absolute Pressure
v] Gauge Pressure
vi] Differential Pressure
vii] Pressure Altimeter
viii] Flow