اندازه گیرهای الکترومغناطیسی

الکترومغناطیس

الکترومغناطیس یکی از شاخه های علم فیزیک است که الکتریک و مغناطیس را مورد بررسی قرار میدهد و به ارتباط این دو میپردازد . نیروی الکترومغناطیس توسط میدان های الکترومغناطیسی مورد بررسی و تعریف قرار میگیرند.

الکترومغناطیس نیروی است که الکترون ها و پروتون ها را در درون اتم کنار یکدیگر نگه میدارد و یکی از چهار نیرو مهم و اساسی و تاثیر گذار در طبیعت است . نیرو الکترومغناطیس به شکل نیروی الکتریکی  و مغناطیسی بروز میکند که این دو بهم مرتبط هستند . نحوه ارتباط این دو نیرو  با هم به این صورت است که با تغییر میدان الکتریکی میدان مغناطیسی تولید میشود و با تغییر میدان مغناطیسی میدان الکتریکی تولید میشود . اساس کار موتور های القایی و ترانسفورمرها و ژنراتورهای الکتریکی همگی القای الکترومغناطیس است . یک سیم حامل جریان الکتریکی در اطراف خود یک میدان مغناطیسی تولید میکند . در سال های گذشته دو نیروی الکتریسیته و مغناطیس جدا از هم تصور می شدند و هیچ رابطه ای نداشتند . پس از کشفیات مایکل فارادی و ماکسول ارتباط بین این دو نیرو مشخص شد و پدیده های مانند اهن ربا و اذرخش نیز منشا  الکترومغناطیط دارند . کاشف القای الکترومغناطیس مایکل فارادی بود و القای الکترومغناطیس یعنی اینکه با تغییر میدان مغناطیسی میتوان جریان الکتریکی تولید کرد .

تشریح امواج الکترومغناطیسی

همانگونه که جسم های که حرکت دارند  دارای انرژی جنبشی هستند .ذره های باردار الکترون و پروتون نیز در زمان حرکت میدان های الکترومغناطیسی ایجاد میکنند که اینمیدان ها منتقل کننده انرژی هستند .

امروزه ما این میدان های انرژی را با تابش الکترومغناطیس یا نور می شناسیم .دانشمندی بنام ماکسول به  این نتیجه رسید که بین  الکتریسیته و مغناطیس رابطه ای وجود دارد کهما امروزه آن را با  معادلات ماکسول می شناسیم و به آن امواج الکترومغناطیس می گویند .دانشمندی آلمانی بنام هرتز از معادلات ماکسول برای تولید و دریافت امواج رادیویی استفاده کرد .هرتز با انجام آزمایش های خود دو نتیجه بدست آورد :اول اینکه سرعت  امواج رادیویی برابر با سرعت نور بود یعنی اینکه امواج رادیویی از جنس نور هستند .دوم اینکه دریافت که چگونه میتوانیم از سیم ها میدان الکتریکی و مغناطیسی را جدا کرد و به شکل امواج الکترومغناطیسی استفاده کنیم . در اطراف خطوط نیرو   سیم های برق  و  هر وسیله ی  الکتریکی روشن خطوط نامریی نیرو وجود دارد که به  آن ها میدان الکترومغناطیسی می گویند  میدان مغناطیسی در نتیجه شدت جریان در سیم ها به وجود می آید که با افزایش ولتاژ موجود در سیم ها قدرت میدان مغناطیسی نیز بیشتر می شود و میدان مغناطیسی قویتری داریم . میدان های مغناطیسی از بیشتر  مواد  قابلیت  عبور کردن را دارند و در بعضی موارد برای سلامت انسان نیز خطر آفرین است و حتی امکان ابتلا به سرطان نیز  وجود  دارد .

(VSM)دستگاه اندازه گیری خواص مغناطیسیامروزه پیشرفت زیادی در زمینه تکنولوژی مغناطیس و کاربرد های زیاد آن در صنعت نیاز به وسیله ایاست که بتوانیم با استفاده از آن خواص مغناطیسی را مورد بررسی قرار دهیم .دستگاه های مغناطیس سنج مختلفی وجود دارند که با توجه به جریان عبوری به چند نوع تقسیم می شوند .دستگاه مغناطیس سنج ( وی اس ام ) بر اساس قانون القای فارادی کار  می کند .این دستگاه مغناطیس سنج  می تواند خواص مغناطیسی  موادی مانند : فیلم های نازک – پودرها – مایعات – تک بلور – جامد  و…  را اندازه گیری کند .

تعدادی از دستگاه های مغناطیس سنج موجود عبارتند از :

VSM مغناطیس سنج نمونه مرتعش

RSMمغناطیس سنج نمونه چرخان

AGFMمغناطیس سنج گرادیان نیروی متناوب

یکی از پدیده های امروز  امواج الکترومغناطیس است که تمامی سیستم های  ارسال  صدا  و  تصویر  واطلاعات  در جهان با آن انجام می شود .امواج الکترومغناطیس با سرعت ۳۰۰۰۰۰ کلیومتر در ثانیه ( سرعت نور ) انتشار  می یابد که یکی ازخصوصیات این امواج این است که به محیط خاصی نیاز ندارند  و حتی در خلاء هم منتشر می شوند .

ابزار دقیق

یکی از مهم ترین  و اساسی ترین بخش های مهندسی در تمام صنایع جهان  واحد کنترل مجموعه ها است . برای کنترل  پروسه ها در صنایع مختلف همیشه به ادوات دقیقی نیازمند هستیم تا بتوانیم فرآیند های مختلف را کنترل کنیم یعنی واژه کنترل با ابزار دقیق است که معنی پیدا می کند . ابزار دقیق با  توجه به کمیت مورد نیاز  در واحد کنترل  و با توجه به  استاندارد ها و شرایط تعیین شده برای فرآیند انتخاب می شوند و مورد استفاده قرار می گیرند .

 

اهمیت اندازه گیری در صنعت و روش های آن یکی از بحث های اساسی و مهم در مهندسی و صنعت مبحث اندازه گیری است . اهمیت  اندازه گیری در این است که هرچقدر  اندازه گیری دقیق تر باشد احتمال بروز خطا کمتر می شود .

به  علم اندازه گیری مترولوژی  می گویند .  برای  اولین بار نظریه  اینکه دستگاه  اندازه گیری ساخته شودتوسط ریاضیدانی آلمانی بنام گوس در سال ۱۸۳۲ میلادی ارائه داد . در سال ۱۸۶۰ دستگاه  استاندارد  بین المللی  انتشار  پیدا کرد که هفت یکا اندازه گیری را به عنوان دستگاه بین المللی یکاها نامیدند که به آن به اختصار ( اس ای ) می گویند . سیستم های کنترل  اندازه گیری را  ابزار های اندازه گیری تشکیل می دهند و کل سیستم تا  زمانی قابل اطمینان است که ابزار های  اندازه گیری در محدوده تعیین و مشخص شده کار کند . دستگاه های  اندازه گیری در اثر کار کرد زیاد و…  باعث  می شوند دقت اولیه خود را از دست بدهند و درصدی خطا داشته باشند که به همین دلیل باید دستگاه های اندازه گیری را کالیبراسیون کرد . کالیبراسیون باعث می شود این اطمینان حاصل شود که فرآیند  به درستی و در شرایط مشخصه کار می کند .

امروزه در صنایع مختلف یکی از پارامترهای مهم پس از دما . جریان سیال است که از این رو اندازه گیری آن بسیار اهمیت دارد . در اکثر صنایع و فرآیند ها  اندازه گیری دبی اهمیت دارد و با توجه به شرایط واکنش  روش های مختلفی

وجود دارد که یکی از  این روش ها  اندازه گیر  الکترومغناطیس است .

دبی سنج الکترومغناطیس شامل چهار بخش است :

۱ – قسمت الکترونیک یا پروسسور

۲ – سیم پیچ های ایجاد میدان

۳ – الکترود ها

۴ – بدنه دبی سنج

روش کار آن بر اساس قانون القا است که  هرگاه جسمی  هادی در یک میدان مغناطیسی حرکت کند ولتاژی  در دو سر  هادی القا  می شود  که  این  ولتاژ  القای با سرعت هادی متناسب است و به اینصورت  می توان سرعت  آن را  اندازه گرفت . البته این روش فقط برای سیال های کاربرد  دارد که رسانایی آن ها بالاتر  از ۵ میکرو زمینس باشد و برای همه  سیالات  نمی توانیم از این روش استفاده کنیم .

سختی گیر الکترومغناطیس

آب سخت برای سلامت انسان خطرناک است و همچنین سخت بودن آب در مدت طولانی باعث میشود.

که تاسیسات و لوله کشی ها پوسیده شوند و لوازم خانگی و وسایلی که با آب کار می کنند خراب شوند.یکی از وسایلی که برای حذف سختی آب مورد استفاده قرار می گیرد سختیگیر الکترومغناطیسی است.در روش سختی گیر الکترومغناطیسی با  استفاده از جریان الکتریکی میدان مغناطیسی تولید می شودکه سیم های پیچیده شده به دور لوله باعث  می شود  امواج الکترومغناطیس به آب سخت منتقل شود و نمک محلولی که به شکل یون در آب موجود است به شکل بلور  ریز و معلق درآیند که دیگر خاصیت چسبندگی به جداره ها را ندارند و حلالیت آب  افزایش می یابد که باعث این نیز می شود که رسوب های قبلی موجود در لوله نیز  برطرف شوند . مزیت دستگاه  سختی گیر  الکترومغناطیسی نسبت به دستگاه سختی گیر  رزینی در این است که  در  دستگاه سختی گیر الکترومغناطیسی هیچ گونه مواد شیمیایی به کار نمی رود و فقط با  استفاده از  میدان الکترومغناطیسی سختی آب گرفته را  می گیرد . به همین دلیل است که در این روش آلودگی محیط زیست نیز کمتر است . از دستگاه سختی گیر الکترومغناطیس می توانیم در صنایع مختلفی مانند : صنایع نفت و پتروشیمی-مبدل های حرارتی-کشاورزی-پزشکی و… استفاده کرد .

انواع فلومترها

فلومتر دستگاهی است که جریان سیال را به کمیت تبدیل می کند .

در صنایع نفت و صنایع پتروشیمی و دیگر صنایع دانستن اینکه مقدار فلو یا جریان سیال عبوری

مانند نفت و گاز چقدر است بسیار مهم و حائز اهمیت است .

کل جریان که عبور می کند  معرف جرم ماده مصرفی است که با توجه به این نکته در بسیاری

(۷)

از پروسه ها در صنعت  می توانیم از کاربرد  آن استفاده کنیم .

فلومترهای الکترومغناطیسی

یکی از اندازه گیر های الکترومغناطیسی  فلومتر های الکترومغناطیسی است  که با  استفاده از قانون القای الکترومغناطیسی فاراد کار می کند . روش کار  آن ها با  اندازه گیری  تغییرات شار مغناطیسی در اثر سرعت سیال مقدار جریانموجود  در آن را با دقت خیلی خوبی می تواند اندازه  بگیرد . روش کار فلومتر الکترومغناطیسی به این صورت است که با ایجاد شار مغناطیسی در سیالی که از فلومتر عبور  می کند آن را  اندازه  می گیرد . به دلیل روش کار فلومتر الکترومغناطیسی سیالی که از  آن عبور  می کند باید تا حدودی خواص رسانایی داشته  باشد در غیر اینصورت  به درستی اندازه گیری انجام نمی شود در اینصورت باید از فلومتر های دیگری نظیر فلومتر ورتکس یا فلومتر توربینی استفاده کرد که به عنوان مثال از فلومتر  الکترومغناطیسی نمی توان برای  اندازه گیری آب مقطر استفاده کرد . فلومتر های الکترومغناطیسی حداکثر در دمای ۸۰ درجه کار  می کنند . جنس لاینر داخل فلومترها معمولا از جنس تفلون یا هارد رابر است . فلومترها معمولا  با  باطری کار  می کنند و عمر  آن ها به طور معمول ۱۰ سال است .

از خصوصیات آن می توان به موارد زیر اشاره کرد :

اندازه گیری تحت تاثیر مواد جامد در مایع قرار  نمی گیرد. افت فشار در لوله اینجاد  نمی گردد . اندازه گیری  فلو مستقل از مقدار  وسیکوزیته- دما و دانسیته است و… مقایسه اندازه گیر های دبی الکتراسونیک والکترومغناطیس دوتا از  روش های  اندازه گیری دبی الکتراسونیک و الکترومغناطیس است. روش کار  الکتروسونیک به  این صورت است  که یک سیگنال صوت ساطع  می سود و مدت زمانی که طول  می کشد صوت برود و برگردد  را محاسبه  می کنند . اگر این اختلاف  اندازه گیری شود  می توانیم سرعت سیالی که درون لوله جریان دارد را بدست آوریم و با داشتن سرعت . دبی سیال نیز قابل محاسبه است . روش الکترومغناطیس نیز مانند روش الکتراسونیک است که طبق قانون فارادی سرعت هادی در میدان مغناطیسی با میزان جریان القایی متناسب است و به این ترتیب  می توانیم سرعت سیالی که در جریان است را محاسبه کنیم .

مزایایی اندازه گیر الکتراسونیک :

هیچگونه  اختلاف فشار  ایجاد  نمی کند . روش نصب آن راحت و آسان است . افزایش سایز لوله تاثیر چندانی در هزینه ندارد .

معایب اندازه گیر الکتراسونیک :

دقت آنچنان خوبی ندارند .کالیبره کردن آن ها با خطا  همراه است .سیال  باید کاملا خالص باشد .

مزایایی  اندازه گیر الکترومغناطیس :

در مسیر جریان اختلاف فشاری به وجود  نمی آورد .نسبتا دقت خوب  و قابل قبولی دارد .در نصب و راه اندازی آن محدودیت کمتری وجود دارد . در کالیبراسیون میزان خطا  تا میزان قابل قبولی کم  می شود .

معایب اندازه گیر الکترومغناطیس :

با افزایش سایز لوله قیمت بسیار زیاد  می شود . سیال باید حتما هدایت  الکتریکی داشته باشد .

منابع

http://toghiyani.blogfa.com/post-1.aspx

http://www.tebyan.net/newindex.aspx/index.aspx?pid=934&articleid=481783

http://anjoman.tebyan.net/newindex.aspx?pid=17257&threadID=256988

http://article.tebyan.net/257143/%D8%AA%D8%B4%D8%B1%DB%8C%D8%AD-%D8%A7%D9%85%D9%88%D8%A7%D8%AC-%D8%A7%D9%84%DA%A9%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C

نویسنده مطلب: hamid

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *