مانومتر چیست و چه کاربردهایی دارد؟

مانومتر دستگاهی است که برای اندازه‌گیری فشار گازها و مایعات استفاده می‌شود. این دستگاه شامل یک لوله است که با مایعی مانند جیوه یا آب پر شده و به یکی از دو نوع مانومتر U شکل و مانومتر دیجیتال تقسیم می‌شود. در مانومتر U شکل، اختلاف ارتفاع مایع در دو شاخه لوله نشان‌دهنده اختلاف فشار است. این نوع مانومترها ساده و مقرون‌به‌صرفه هستند؛ اما برای اندازه‌گیری فشارهای دقیق و در محیط‌های صنعتی، مانومترهای دیجیتال که با حسگرهای الکترونیکی کار می‌کنند، ترجیح داده می‌شوند.

از کاربردهای مانومترها می‌توان به صنایع نفت و گاز، پزشکی، هوافضا، خودروسازی و بسیاری از صنایع دیگر اشاره کرد. در هر یک از این صنایع، دقت و قابلیت اطمینان مانومترها از اهمیت بسیاری برخوردار است، زیرا اندازه‌گیری دقیق فشار می‌تواند بر عملکرد و ایمنی سیستم‌ها تأثیر مستقیم داشته باشد. به‌طورکلی، مانومترها ابزارهای حیاتی در بسیاری از فرآیندها و سیستم‌ها هستند که به بهبود کارایی و ایمنی کمک می‌کنند.

 

 

مانومتر چیست؟

 

مانومتر که به آن فشارسنج نیز گفته می‌شود، سیستمی است برای اندازه‌گیری فشار مایعات یا گازها. این ابزار در بسیاری از صنایع و کاربردهای علمی به کار می‌رود تا فشار سیالات را به‌صورت دقیق و قابل‌اطمینان اندازه‌گیری کند.

مانومترهای جیوه‌ای یکی از قدیمی‌ترین و دقیق‌ترین انواع مانومترها هستند. این دستگاه‌ها با استفاده از یک ستون جیوه، فشار مایع یا گاز را اندازه‌گیری می‌کنند. با افزایش یا کاهش فشار، سطح جیوه در ستون بالا یا پایین می‌رود و میزان فشار از روی ارتفاع جیوه تعیین می‌شود.

مانومترهای آنروید (آنرئوید) که به آنها مانومترهای فلزی نیز گفته می‌شود، فاقد مایع هستند و با استفاده از مکانیزم‌های فلزی که به تغییرات فشار حساس هستند، عمل می‌کنند. این نوع مانومترها به دلیل نداشتن مایع، مقاومت بیشتری در برابر ضربه و تکان دارند و برای کاربردهای صنعتی و سیار مناسب‌تر هستند.

مانومترهای دیجیتال نیز از فناوری‌های مدرن برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها به سنسورهای الکترونیکی مجهز هستند که تغییرات فشار را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کرده و آن‌ها را به‌صورت دیجیتال نمایش می‌دهند. مانومترهای دیجیتال به دلیل دقت بالا، قابلیت ذخیره‌سازی داده‌ها و امکان اتصال به سیستم‌های کنترلی، در بسیاری از کاربردهای پیشرفته و حساس مورداستفاده قرار می‌گیرند.

 

 

انواع مانومتر

 

مانومترها در انواع مختلفی مانند مانومترهای جیوه‌ای، مانومترهای آنروید و مانومترهای دیجیتال تولید می‌شوند که هر یک دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود هستند. در ادامه آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.

 

۱. مانومتر ستون مایع (Liquid Column Manometer)

 

مانومترهای ستون مایع یکی از قدیمی‌ترین و ساده‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری فشار هستند که به دلیل ساختار ساده و عملکرد قابل اعتمادشان همچنان در بسیاری از کاربردها استفاده می‌شوند. این مانومترها از یک لوله U شکل شفاف ساخته شده‌اند که درون آن یک مایع، معمولاً جیوه یا آب، ریخته می‌شود. هنگامی که فشار به یکی از شاخه‌های لوله اعمال می‌شود، ارتفاع مایع در شاخه‌ها تغییر می‌کند.

تفاوت ارتفاع مایع در دو شاخه بیانگر اختلاف فشار است. مزیت اصلی این مانومترها سادگی و دقت بالا در اندازه‌گیری فشارهای کم است. به دلیل این که جیوه دارای چگالی بالاست، حتی تغییرات کوچک در فشار هم به‌راحتی قابل‌مشاهده و اندازه‌گیری هستند. این مانومترها عمدتاً در آزمایشگاه‌ها برای اندازه‌گیری فشار گازها و مایعات در سیستم‌های کم‌فشار استفاده می‌شوند.

 

۲. مانومتر بوردون (Bourdon Tube Manometer)

 

مانومترهای بوردون از یک تیوپ فلزی خمیده که به شکل یک قوس یا حلقه طراحی شده است تشکیل شده‌اند. هنگامی که فشار به داخل تیوپ اعمال می‌شود، این تیوپ خمیده باز می‌شود و این تغییر شکل به یک مکانیزم متصل به نشانگر منتقل می‌شود که فشار را روی یک صفحه مدرج نمایش می‌دهد. این نوع مانومترها به دلیل دقت و پایداری بالا برای اندازه‌گیری فشارهای زیاد بسیار مناسب هستند. همچنین، آنها قادر به تحمل شرایط سخت محیطی مانند دماهای بالا، ارتعاشات و شوک‌های مکانیکی هستند.

به همین دلیل، مانومترهای بوردون در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و سیستم‌های هیدرولیکی استفاده می‌شوند. آنها برای اندازه‌گیری فشارهای بالا تا چند هزار PSI طراحی شده‌اند و معمولاً از مواد مقاوم به خوردگی و فشار بالا ساخته می‌شوند.

 

۳. مانومتر دیافراگمی (Diaphragm Manometer)

 

مانومترهای دیافراگمی از یک دیافراگم انعطاف‌پذیر تشکیل شده‌اند که بین دو محفظه قرار دارد. هنگامی که فشار به دیافراگم اعمال می‌شود، دیافراگم تغییر شکل می‌دهد و این تغییر شکل به‌وسیله یک مکانیزم مکانیکی یا الکتریکی به نمایش درمی‌آید. دیافراگم‌ها معمولاً از مواد مقاوم و انعطاف‌پذیری مانند لاستیک یا فلزات نازک ساخته می‌شوند. این مانومترها برای اندازه‌گیری فشارهای بسیار کم و دقیق بسیار مناسب هستند.

مزیت اصلی آنها توانایی اندازه‌گیری فشارهای بسیار پایین و نیز حساسیت بالا به تغییرات کوچک در فشار است. این ویژگی باعث می‌شود تا در کاربردهایی مانند سیستم‌های کنترل هوا، تجهیزات پزشکی و صنایع غذایی مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این، مانومترهای دیافراگمی می‌توانند در محیط‌های خورنده و شرایط سخت کاری نیز عملکرد خوبی داشته باشند.

 

۴. مانومتر کپسولی (Capsule Manometer)

 

مانومترهای کپسولی از دو دیافراگم تشکیل شده‌اند که به‌صورت متقارن و دایره‌ای به هم متصل شده‌اند. وقتی فشار به داخل کپسول اعمال می‌شود، دیافراگم‌ها به سمت خارج یا داخل خم می‌شوند. این تغییر شکل به یک نشانگر مکانیکی متصل است که فشار را نمایش می‌دهد. مانومترهای کپسولی برای اندازه‌گیری فشارهای بسیار کم و محیط‌هایی که نیاز به دقت بالا دارند بسیار مناسب هستند.

این نوع مانومترها اغلب در سیستم‌های تهویه، اندازه‌گیری فشارهای بسیار کم در فرآیندهای آزمایشگاهی و در صنایع حساس به تغییرات کوچک فشار استفاده می‌شوند. علاوه بر این، مانومترهای کپسولی می‌توانند در محیط‌های خطرناک که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و شرایط سخت دارند نیز کاربرد داشته باشند.

 

۵. مانومتر دیجیتال (Digital Manometer)

 

مانومترهای دیجیتال از سنسورهای الکترونیکی برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کنند و نتایج را به‌صورت دیجیتال نمایش می‌دهند. این نوع مانومترها به دلیل دقت بالا، قابلیت قرائت آسان و امکان ذخیره‌سازی و انتقال داده‌ها به سیستم‌های کامپیوتری، بسیار محبوب شده‌اند.

مانومترهای دیجیتال معمولاً دارای ویژگی‌های اضافی مانند قابلیت کالیبراسیون خودکار، نمایش حداقل و حداکثر فشار، و قابلیت اتصال به رایانه برای تحلیل داده‌ها هستند. آنها در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، آزمایشگاه‌ها، و فرآیندهای صنعتی که نیاز به دقت بالا و مانیتورینگ مداوم دارند، به کار می‌روند.

 

۶. مانومتر مایل (Inclined Manometer)

 

مانومترهای مایل از یک لوله شفاف که به‌صورت مایل قرار گرفته است، تشکیل شده‌اند. درون این لوله، مایعی قرار دارد و یکی از شاخه‌های آن به سیستم فشار متصل است. به دلیل زاویه مایل لوله، تغییرات کوچک در فشار باعث تغییرات بزرگ‌تری در ارتفاع مایع می‌شود که این امر دقت بالاتری را در اندازه‌گیری فشارهای بسیار کم فراهم می‌کند. این نوع مانومترها معمولاً برای اندازه‌گیری فشارهای پایین و اختلاف فشارهای کوچک در کاربردهایی مانند سیستم‌های تهویه و آزمایشگاه‌های علمی به کار می‌روند.

 

۷. مانومتر تفاضلی (Differential Manometer)

 

این نوع مانومترها معمولاً دارای دو ورودی فشار هستند که هر کدام به یکی از نقاط مورد نظر متصل می‌شود. اختلاف فشار بین این دو نقطه توسط یک نشانگر مکانیکی یا الکترونیکی به نمایش درمی‌آید. مانومترهای تفاضلی برای کاربردهایی مانند اندازه‌گیری اختلاف فشار در فیلترها، سیستم‌های تهویه، و فرآیندهای صنعتی که نیاز به مانیتورینگ اختلاف فشار دارند، بسیار مناسب هستند.

 

۸. مانومتر مک لئود (McLeod Gauge)

 

مانومترهای مک لئود برای اندازه‌گیری فشارهای بسیار کم (خلأ) استفاده می‌شوند و از یک تیوپ U شکل پر از جیوه تشکیل شده‌اند. فشار گاز مورد نظر به یکی از شاخه‌های تیوپ وارد می‌شود و جیوه را به سمت شاخه دیگر می‌راند.

این حرکت جیوه باعث ایجاد یک ستون گاز فشرده در یک شاخه تیوپ می‌شود که با استفاده از قوانین ترمودینامیک، فشار گاز محاسبه می‌شود. مانومترهای مک لئود در آزمایشگاه‌ها و پژوهش‌های علمی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق خلأ دارند، استفاده می‌شوند.نحوه نصب گیج فشار ویکا را در تک جنرال می توانید مطالعه کنید.

 

۹. مانومتر پیستونی (Piston Manometer)

 

مانومترهای پیستونی از یک سیلندر و پیستون تشکیل شده‌اند که تحت‌تأثیر فشار حرکت می‌کند. این حرکت پیستون به یک نشانگر مکانیکی منتقل می‌شود که فشار را روی یک صفحه مدرج نمایش می‌دهد. مانومترهای پیستونی برای اندازه‌گیری فشارهای بالا و در کاربردهایی که نیاز به دقت و پایداری بالا دارند، استفاده می‌شوند. این مانومترها معمولاً در آزمایشگاه‌های کالیبراسیون و صنایع سنگین مانند نیروگاه‌ها و پتروشیمی به کار می‌روند.