دانلود مقاله اصول مقدماتی اندازه‌گیری و کنترل فشارسنج‌ها

word قابل ویرایش
16 صفحه
4700 تومان

اصول مقدماتی اندازه‌گیری و کنترل فشارسنج‌ها

تعریف فشار:
فشار عبارتست از نیروی وارده بر واحد سطح که با علامت اختصاری p نشان میدهند. این کمیت در گازها نقش عمده را ایفا میکند زیرا یکی از کمیات مشخصه گاز میباشد، از این رو بیشتر قوانین فشار در گازها نهفته شده و به دست آوردن معادله حالت گاز به کار برده میشود.

مفهوم فشار:
• اثر نیرو بر روی یک سطح بستگی دارد که نیرو چگونه اعمال شود. شخصی که کفش ورزشی میخ دار پوشیده. میخ کفشهایش در زمین فرو میرود در صورتیکه کفش معمولی بر زمین آسیب نمیرساند. نکته قابل توجه این است که در هر دو مورد نیرویی که بر سطح وارد میشود یکسان بوده و همان نیروی وزن اوست. اختلاف میان این دو حالت در این است که کفش ورزشی نیرو را بر سطح کوچکی وارد میکند.

• میخ کفشها مقدار نیروی کل را تغییر نمیدهد ، بلکه نیرو بر واحد سطح را به شدت افزایش میدهد. که کمیت نیروی وارد بر واحد سطح نیز فشار نام دارد. به زبان ریاضی فشار بصورت زیر بیان میشود:
P=F/A که در آن P فشار ، F نیرو و A سطح مقطع اثر نیرو میباشد.
• اسکیبازان موقع اسکی کفش اسکی میپوشند زیرا دارای سطح مقطع بزرگتری است و فشار وارد بر سطح را کاهش میدهد.
چاقو به خاطر سطح مقطع بسیار کوچک تماس با اجسام (مثلا دست) در اثر اعمال مقدار نیروی هر چند ناچیز ، نیروی واحد سطح (فشار) بزرگتری را ایجاد کرده و سبب برش اجسام میشود.

یکای فشار
فشاربا یکاهای مختلفی بیان میشود. یکای استاندارد ما در دستگاه SI پاسکال میباشد که برابر(۱Pa=1N/m2) میباشد. یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیروست که بر یک متر مربع سطح جسمی وارد میگردد. بهترین یکایی که میتواند مرجعی برای سایر یکاها به کار برده شود اتمسفر یا جو (Atmospher ) است که به صورت فشار متوسط هوا در سطح دریا تعریف میشود.

چون پاسکال یکای کوچکی برای فشار است معمولا از کیلو پاسکال(kpa) که برابر ۱۰۰۰ پاسکال است، استفاده میکنند. هر جو تقریبا برابر ۱۰۰ kpa است. هواشناسان ازواحد میلی بار استفاده میکنند که برابر یک دهم پاسکال است. از سایر واحدهای فشار میتوان دین بر سانتیمتر مربع (dyn/cm2) یا torr را نام برد.
چون در اندازه گیری فشار در لوله U شکل از طول سنجی مایع جیوه به فشار سنجی پی می برند، واحد سانتیمتر جیوه (cmHg) نیز برای کمیت فشار به غلط مرسوم شده است.
نحوه اندازه گیری فشار:

فشار را به کمک دستگاههای فشار سنج اندازه میگیرند عمدهترین فشار سنجها که بر حسب مکانیزم کارشناسان نام گذاری شده است عبارتند از:
• فشارسنج لوله U شکل
• فشار سنج مکلئود
• فشار سنج جیوهای
• فشار سنج ترموکوپل
• فشارسنج صوتی
• فشار سنج خازنی
• فشارسنج گازایدهآل

ساده ترین و معروترین آنها فشار سنج لوله U شکل است که در آن مقداری جیوه در لوله U شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط (هواکه برابر p0 است) و ماده د اخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد میکند ازطریق اختلاف ارتفاع ستون مایع جیوه اندازه گیری میشود. بنابراین از این طریق فشار واقعی را میتوانیم به دست آوریم: (( P=P0+ρg(h-h0) در رابطه اخیر P فشار و ρ چگالی ماده و P0 فشار اتمسفر ، h0 ارتفاع ستون مایع در فشار اتمسفر ، g شتاب جاذبه وh ارتفاع ستون مایع در فشار ماده میباشد

فشارسنج
فشارسنج وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری فشار نمونه‌ای از گاز طرح فشارسنج از هواسنج گرفته شده است. نوعی از فشارسنج که در شکل می‌بیند. شامل لوله‌ای به شکل U است که حاوی جیوه می‌باشد. یک بازوی این لوله با جو مرتبط است. در این بازو فشار جو بر سطح جیوه وارد می‌شود. بازوی دیگر به یک ظرف گاز متصل است به نحوی که فشار گاز ، بر جیوه این بازو وارد می‌شود. اگر فشار گاز با فشار جو برابر باشد، سطح جیوه در هر دو بازوی لوله U شکل ، یکسان خواهد بود.

در آزمایش مربوط به شکل فشارسنج ، فشار گاز از فشار جو بیشتر است. اختلاف ارتفاع بین دو سطح جیوه (برحسب میلیمتر جیوه) بایستی به فشار جو (برحسب میلیمتر جیوه یا تور) افزوده شود، تا فشار گاز (برحسب میلیمتر جیوه یا تور) بدست آید. اگر فشار گاز کمتر از فشار جو باشد، جیوه در بازوی چپ فشارسنجی که در شکل فشارسنج نشان داده شده، در سطحی بالاتر از بازوی راست خواهد ایستاد و اختلاف ارتفاع بایستی از فشار جو کم شود.

ابزارهای فشارسنجی
– فشار سنج جیوه ای
– فشار سنج فلزی
– فشار نگار
– فشار سنج جیوه ای( Mercury Barometer)

این فشار سنج اساساً از یک لوله خالی از هوا درست شده است که یک طرف آن مسدود و طرف دیگر آن که باز است در ظرف پر از جیوه فرو برده شده است. فشار هوای بیرون، جیوه را از منبع به سمت داخل لوله می راند. جیوه تا حدی که وزن آن در داخل لوله، دقیقاً معادل نیروی ناشی از فشار هوا گردد در لوله فشار سنج بالا می رود و سپس در حالت تبادل و سکون باقی می ماند. با تغییر فشار هوا، سطح جیوه در داخل لوله نیز بالا و پایین خواهد رفت.

در شرایط نرمال جیوه به اندازه ۹۲/۲۹ ایچ یا ۷۶۰ میلی متر در لوله بالا می آید که فشاری معادل ۱۵/۱۰۱۳ میلی بار است. جیوه در داخل لوله فشارسنج به دلیل خاصیت کشش سطحی دارای یک سطح محدب است که هنگام تعیین فشار، باید بالاترین سطح محدب قرائت شود.
– فشار سنج فلزی (Aneroid)

فشار سنج فلزی وسیله ای است مکانیکی که از یک محفظه قوطی شکل استوانه ای بدون هوا تشکیل شده است؛ با تغییر فشار هوا این محفظه منقبظ یا منبسط می شود.
با یک سیستم نسبتاً پیچیده که مرکب از تعدادی اهرم و قرقره است این تغییرات بزرگ شده و به یک عقربه که بر روی صفحه مدرجی حرکت می کند، منتقل می شود. یک شاخص متحرک که می تواند در یک نقطه ثابت شود بر روی فشار سنج تعبیه شده است تا بتوان تغییرات فشار را نسبت به آخرین قرائت اندازه گیری کرد.
– فشار نگار (Barograph)

فشار نگار مشابه فشار سنج فلزی است با این تفاوت که اثر تغییرات فشار در محفظه بدون هوا، به یک قلم انتقال داده شده و قلم بر روی کاغذی که دور یک استوانه چرخان پیچیده شده است خط پیوسته ای را رسم می کند.
محور عمودی این صفحه بر حسب واحد فشار و محور افقی آن بر حسب زمان مدرج شده است که معمولاً برای هر دو ساعت یک خط وجود دارد. فشار نگارهای دقیقی هم ساخته شده است که قادرند تغییرات فشار را تا یک دهم میلی بار اندازه گیری نمایند این دستگاهها میکروباروگراف نامیده شده اند.

فشارسنج مانومتر داده شده است، فشار گاز داده شده چند میلی متر جیوه است؟

طبق قانون ظروف مرتبط فشار مایعات هم سطح یکسان می‌باشد. بنابراین در شکل (الف) =فشارهوا می باشد. اگر فشارهوا برحسب cmHg یا mmHg داده شود و در شکل (الف) ارتفاع h که اختلاف دو سطح جیوه است برحسب سانتی‌متر یا میلی‌متر جیوه بیان شود فشار گاز از رابطه بدست می‌آید به همین ترتیب برای شکل (ب) داریم:

کاربرد فشارسنج در صنعت
فشارسنج‌ها در پزشکی
دقیقترین راه اندازه گیرى مستقیم با قرار دادن کانتر داخل شریان است. ولى استفاده از این روش به جز در موارد استثنایى (در اطاق عمل و یا ICU) امکان پذیر نیست. دقیقترین وسیله اندازه گیرى غیرمستقیم فشارخون ، فشارسنج جیوه اى است. نوع دیگر فشارسنج نوع Aneroid(بدون مایع) است. فشارسنج Aneroid رایج ترین وسیله ثبت فشارخون است و صحت آن هر چند ماه یکبار مى بایست با فشارسنج جیوه اى چک شود. فشارسنجهاى الکتروینک امکان مونیتورینگ دقیق سرپایى مداوم فشارخون را فراهم آورده است. فشارسنج هاى الکترونیک وسیله انتخابى ثبت فشارخون در اطفال است. کاف فشارسنج مى بایست حداقل ۸۰% کجیط بازو را بپوشاند و عرض (قطر) آن مى بایست حدود ۳/۲ فاصله بین زیر بغل و فضاى آنتى کوییتال (آرنج) باشد.

چنانچه کاف بطور نامناسب کوچک باشد (طول Bladder کوتاه باشد ، مثلا هنگام گرفتن فشارخون فرد چاق یا خیلى عضلانى با فشارسنج معمولى بالغین ) فشارخون بطور کاذب بالاتر ثبت مى شود ( بین ۵۰-۱۰ میلیمتر جیوه مى تواند اشتباه اندازه گیرى ایجاد کند).
شیوه اندازه گیری فشارخون
بادکنک موجود در آن روى شریان براکیال قرار گیرد. کاف نمى بایست شل بسته شود ، زیرا موجب مى شود تا فشار خون به طور کاذب بالا ثبت شود. فشار خون سیستولیک با باد کردن سریع کاف و با لمس شریان رادیال حدس زده مى شود (گرفتن اولیه فشارخون سیستولیک با نبض موجب مى شود که گپ سمعى ما را به اشتباه نیندازد. ضمن اینکه لازم نیست هنگام گرفتن فشارخون با گوشى کاف را بیش از اندازه لازم باد کنیم. گوشى (ترجیحا با Bell) را بر روى شریان براکیال (که محل آن درست بالا و داخل فضاى آنتى کوییتال است) قرار مى دهیم. فشار زیاد بر روى گوشى موجب افزایش توربولانس و تاخیر در ناپدید شدن صداها مى شود(دیاستول بطور کاذب ۱۰ تا ۱۵ میلى متر جیوه پایین تر ثبت مى شود). پس از بستن کاف و قرار دادن گوشى در جاى مناسب و حدس قبلى فشارخون سیستولیک با لمس شریان رادیال ، کاف را تا حدود ۳۰ میلیمتر جیوه بالاتر از فشارخون سیستولیک باد مى کنیم. باد کردن مى تواند به سرعت انجام شود ولى تخلیه باد مى بایست به آهستگى صورت پذیرد(دو تا سه میلیمتر جیوه در هر ثانیه).

فشارخون سیستولیک مساوى فشارى است که در آن اولین صدا در هنگام شنیده مى شود(فاز اول Korotkoff). در بچه ها و یا در حالات بابرون ده قلبى بالا مانند نارسائی آئورت ، تیروتوکسیکوز ،آئمى و … ناپدید شدن صداها تا نزدیک صفر رخ نمى دهد. در چنین حالاتى فاز چهارم مى بایست گزارش شود و به عنوان فشارخون دیاستولیک تلقى شود و گزارش فشارخون باید با ۳ عدد باشد (فازیک ،چهارو پنج) (بعنوان مثال ۳۰/۸/۱۴۰). فشارخون در هر ویزیت حداقل در دو نوبت (با فاصله ۲ دقیقه) مى بایست چک شود و اختلاف مقادیر اندازه گرفته شده ، مى بایست کمتر از ۵ میلیمتر باشد. چنانچه این اختلاف بیش از ۵ میلیمتر باشد ، گرفتن فشارخون مى بایست تکرار شود.

گزارش فشارخون : وضعیت فرد ، دست معاینه شده و نوع کاف و مقادیر ثبت شده مى بایست گزارش شود. مثال چنین بیان شود(فشارخون ۹۰/۱۴۰ در وضعیت نشسته ، در دست راست با فشارسنج معمولى بالغین).
پرفشاری خون کاذب

در برخى افراد مسن با شرایین سفت و کلسیفیه ، کاف فشارسنج ممکن است نتواند شریان براکیال را روى هم بخواباند و فشارخون به طور کاذب بالا گزارش شود.
در حالات زیر مى بایست به فکر پرفشارى خون کاذب بود: در نزد افراد پیرى که عروق سخت در لمس دارند، عدم وجود رتینوپاتى ناشى از پرفشارى خون علیرغم ثبت مقادیر خیلى بالاى فشارخون ، بروز علائم ارتوستاتیک با تجویز مقادیر اندک داروهاى ضد فشارخون ، در موارد مشکوک مى توان از فشارسنج هاى الکترونیک استفاده نمود. گرچه اندازه گیرى مستقیم فشارخون با گذاردن کانتر داخل شریان گامى جهى تشخیص قطعى ضرورت پیدا مى کند. در افزایش فشارخون کاذب علیرغم ثبت فشارخونهاى خیلى بالا با فشارسنجهاى کاف دار،فشارخون با اندازه گیرى داخل شریانى ، طبیعى است.

راههای تشدید صداها هنگام گرفتن فشارخون
گاهى صداها به خوبى شنیده نمى شود و همین امر موجب اشتباه اندازه گیرى مى شود. جهت تشدید صداها مى توان از راههاى زیر بهره گرفت: باد کردن سریع کاف ، بالا بردن بازو براى چند ثانیه قبل از باد کردن کاف ، باز و بسته کردن مشت ۱۰ بار قبل از باد کردن کاف ، مى تواند موجب واضحتر شدن صداهاد شود.
فشارخون اندام تحتانی

در مبتلایان به پرفشارى خون خصوصا در سنین پایین مى بایست فشارخون اندام تحتانى را حداقل براى یکبار ثبت کرد. کاف فشارسنج بزرگ بر روى ران بیمار بسته مى شود و گوشى بر روى فضاى پوبلیته آل گذارده مى شود. به طور طبیعى فشارخون سیستولیک بالاتر و فشارخون دیاستولیک پایین تراز دست است. در صورتى که فشارخون سیستولیک اندام تحتانى پایین تر از اندام فوقانى باشد ، مى بایست کوارکتاسیون آئورت مد نظر باشد.

فشارسنج ها در جوشکاری
یکی از حساس ترین قسمتهای جوشکاری دستگاههای فشار سنج برای اکسیژن و هیدروژن می باشد در انواع مختلف فشار سنجها برای اکسیژن- استیلن و سایر گازها پیش بینی شده اند که در روی کپسولها نصب می گردند.
فشار گاز استیلن در مخازن حداکثر تا ۳۰Kp/cm2 مربع و فشار مصرف تا ۵Kp/cm2 حداکثر می باشد ولی معمولاً با فشار خیلی کمتر مخزن و حدود ۵/۱ تا ۳ کیلو پوند بر سانتی متر مربع استیلن کار می شود
فشارسنج در زمین شناسی

ابزاری که برای اندازه گیری فشار هوا به کار می رود. واحد استاندارد بین المللی اندازه گیری فشار، کیلوپاسکال است اگرچه میلی بار و اینچ جیوه هم متداول هستند.
انواع فشارسنج
کردن فشار سنج بوردان
فشارسنج بوردان تشکیل شده است از یک فنر و یا تیوب حلقوی که یک سر آن کاملا ثابت است. و سر دیگر آن در مقابل حرکت آزاد میباشد . جریان سیال از طریق یک لوله پیزومتری ( پلاستیکی و ایزومتری ) از سر ثابت تیوب حلقوی داخل میشود و به انتهای آزاد فشارسنج فشار وارد میکند . در سایر نقاط روی تیوب حلقوی مقدار فشار در دو جهت مخالف و موازی با یکدیگر مساوی است . بنابراین منتجه فشار ( اختلاف فشار ) برابر صفر است . تیوب حلقوی بنابراین فقط در اثر فشار سیال وارد بر انتهای آن تغییر شکل میدهد . در نتیجه این تغییر شکل به انتهای تیوب حلقوی تغییر مکان پیدا میکند و این تغییر مکان توسط یک سیستم ساده چرخ و دنده به محور عقربه فشارسنج منتقل میشود که در نتیجه عقربه فشارسنج دوران

میکند . مقدار زاویه دوران فشارسنج متناسب با مقدار فشار میباشد . چون فنر و یا تیوب حلقوی دارای خاصیت ارتجاعی است بنابراین رابطه بین مقدار فشار وارد بر انتهای آن و مقدار دوران عقربه رابطه ای به صورت بر قرار است که در این رابطه ضریب سختی فنر و یا تیوب حلقوی است . بدیهی است هر چه رنج فشار مورد اندازه گیری افزایش یابد لازم است سختی فنر و یا تیوب حلقوی به طور متناسب افزایش یابد . توسط فشارسنج بوردان مقدار فشار در یک نقطه در مقابل چشم رویت میشود . از معایب فشارسنج بوردان خطاهایی است که در حین استفاده از آن ممکن است رخ دهد .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 4700 تومان در 16 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد