امروزه عرصه ی صنعت و ابزار دقیق چنان با هم مانوس شدهاند که نمیتوان آن ها را از هم تفکیک نمود. ابزار دقیق قلب تپنده ی هر پروژه صنعتی است و تصور صنعت بدون کاربردهای ابزار دقیق، کار بسیار سختی است. وظیفه ی یک مهندس، آشنایی با تجهیزات ابزار دقیق و انتخاب مناسب آن، برای هر پروژه صنعتی است.
اگر شما در حوزه برق فعالیت داشته باشید، قطعا تا به حال کلمه ی ابزار دقیق زیاد به گوشتان خورده است. این لغت از دو واژه ی ابزار و دقیق تشکیل شده است و منظور ابزارهایی هستند که دقیق کار میکنند اما منظور از دقیق کارکردن چیست؟ منظورمان اندازهگیری دقیق و با کمترین میزان خطاست؛ بنابراین میتوان ابزار دقیق را ترکیب هنر و علم استفاده از تجهیزات دانست که بهموجب آن کمیتهای موردنظر با کمترین خطا و بهخوبی اندازهگیری میشوند. این کمیتها میتوانند پارامترهایی مانند دما، فشار، فلو، سطح سیالات، غلظت گازها و مقادیر PH باشد. به طور مثال:
پس به طور رسمیتر و علمیتر میتوان گفت که این نوع ابزار، تجهیزاتی هستند که برای نظارت، کنترل و اندازهگیری از آن ها استفاده میشود.
ترموکوپل دما یکی از پرکاربرد ترین تجهیزات می باشد که در اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرند. این تجهیز در تایپ های مختلف T، J، K، B، S، R و غیره می باشد. تایپ این سنسورها بر اساس نوع کاربری، میزان دما و میزان حساسیت مختلف هستند و دارای دقت متفاوتی می باشند. ترموکوپل دارای سه کلاس A، B، C بوده که کلاس A دارای دقت بیشتری نسبت به کلاس C می باشد. خروجی ترموکوپل ها از نوع میلی ولت می باشد، در واقع اگر به قسمت Hot Junction یا محل جوش سنسور حرارت داده شود خروجی در حد میلی ولت ایجاد می شود.
ترمومتر را با نام های دیگری همچون دما سنج یا حرارت سنج نیز می شناسند، همانطور که از اسم آن مشخص است مانند سنسورهای دیگر میزان دما را اندازه گیری می کند اما تنها تفاوتی که دارد این است که میزان اندازه گیری را به صورت لوکال (Local) نمایش می دهد. در صنعت در محل هایی که امکان نصب سنسور دما وجود ندارد یا بر اساس شرایطی نیاز به اندازه گیری لحظه ای آن محل باشد از دماسنج های پرتابل استفاده می شود، این تجهیز بسیار کوچک و سبک بوده و قابل حمل می باشد.
یکی از تجهیزاتی که میزان دما را اندازه گیری می کند، گیج دما می باشد. این تجهیز در محل نصب می شود و مقدار اندازه گیری شده را در محیطی که نصب شده نشان می دهد. مقدار اندازه گیری شده در گیج های دما قابلیت نمایش به دو صورت عقربه ای یا دیجیتالی را دارد که در مدل های عقربه ای در دو واحد سانتیگراد (˚C) و فارنهایت (˚F) نمایش داده می شوند.
سنسور RTD مانند ترموکوپل میزان دما را اندازه گیری می کند و تفاوت آن در نوع خروجی می باشد که خروجی حسگر مقاومتی دما RTD از نوع مقاومتی می باشد. سنسورهای مقاومتی بیشتر در فرآیندهایی که دارای دمای حدود 500 درجه سانتیگراد باشد مورد استفاده قرار می گیرند که نسبت به ترموکوپل ها دارای دقت اندازه گیری بالاتری می باشند. سنسور مقاومتی دارای انواع PT100، PT 1000، PT 500 و غیره می باشد که رایج ترین آنها PT100 است و همچنین در سه دقت 1، 2 و 3 ارائه می شود که کلاس 1 دارای دقت بالاتری است.
ترانسمیتر دما یکی از تجهیزات جانبی سنسورهای دما می باشد که در سه مدل هد مونت، ریل مونت و فیلد مونت موجود می باشد. وظیفه اصلی ترانسمیتر دما ارسال سیگنال الکتریکی می باشد که این سیگنال ممکن است در دو نوع میلی آمپر یا ولت باشد. ترانسمیتر بر اساس میزان ورودی میلی ولت یا اهمی که دریافت کرده، آن را به یک سیگنال قابل انتقال تبدیل می کند. ترانسمیترها به صورت های مختلف در محل مورد نظر نصب می شوند به عبارت دیگر نوع هد مونت در داخل کلگی سنسور دما، نوع ریل مونت در داخل باکس یا تابلو برق و ترانسممیتر فیلد مونت هم به صورت پک ساخته می شود. سنسور دما و ترانسمیتر همراه هم بوده و یک صفحه نمایش جهت رویت مقدار اندازه گیری شده روی ترانسمیتر تعبیه شده است.
جهت قرارگیری سنسورهای دما در فرآیند از تجهیزی به نام ترموول استفاده می شود. استفاده از این تجهیز موجب سهولت در کار شده و نوعی محافظ در مقابل آسیب به سنسور می باشد. ترموول ها از لحاظ نصب به چهار نوع فلنجی، جوشی، رزوه ای و بهداشتی تقسیم می شوند. لوله ترموول دارای انواع صاف Straight، مخروطی Tapered و پله ای Stepped است. ترموول با اتصال فلنجی در سیالاتی که دارای دما و فشار بالا هستند و نیاز به تعمیرات دوره ای دارند، مناسب می باشد زیرا دارای آب بندی خوبی است، ترموول نوع جوشی در سیالاتی که دما و فشار بالا دارند و نیاز به تعمیرات و نگهداری دوره ای ندارند، مناسب می باشند، همچنین ترموول نوع رزوه ای برای سیالاتی که فشار بالایی ندارند مناسبی بوده زیرا این نوع ترموول به دلیل رزوه ای بودن آبندی خوبی ندارد و نوع بهداشتی یا Sanitary این محصول در تولید محصولات بهداشتی و غذایی استفاده می شود.
سطح سنج التراسونیک یا سطح سنج مافوق صوت، یک سطح سنج غیر تماسی می باشد و با ارسال پالس های صوتی و محاسبه اختلاف زمان رفت و برگشت پالس صوتی، با مشخص بودن سرعت صوت، ارتفاع مخازن محاسبه می گردد. سطح سنج آلتراسونیک هیچ گونه حساستی نسبت به رنگ و بو یا نور ندارند و به آسانی هدف را پیدا می کنند و بهترین سنسور آشکار ساز و اندازه گیری فاصله اجسام در صنعت محسوب می شود و قابلیت اندازه گیری سطح را به صورت گسسته دارد.
لول سنج خازنی، جهت اندازه گیری سطوح روی مخازن نصب می شوند و مقادیر سطح را به صورت پیوسته و گسسته اندازه گیری می کنند. سیالی که در مخازن وجود دارد یا رسانا هستند و یا نارسانا و ضریب دی الکتریک برای سیالات رسانا بیشتر از 10 و برای سیالات نارسانا کمتر از 10 می باشد. در سیالات نارسانا از یک سنسور خازنی استفاده می شود و خازن را باپراب خازنی و جداره مخازن فلزی ایجاد می کنند، در سیالات رسانا از دو سنسور خازنی استفاده می شود.
سطح سنج القایی در مایعاتی با هدایت الکتریکی که دارای حداقل هدایت الکتریکی 10 میکروثانیه بر سانتی متر هستند کاربرد دارند. بعضی از سطح سنج ها قابلیت تشخیص 5 ارتفاع سطح را دارند. سطح سنج های القایی سنسورهایی تماسی هستند و این لول مترها، عموماً برای مایعات مناسب هستند ولی در برخی کاربردها برای خمیر یا دوغاب، حوضچه ها، مخازن، آب انبارها، داروها، شناورهای بسته و مخازن باز مورد استفاده قرار می گیرند.
لول سوئیچ خازنی یکی از تجهیزات اندازه گیری سطح بوده که جهت اندازه گیری سطوح، روی مخازن نصب می شود و ضریب دی الکتریک برای سیالات رسانا بیشتر از 10 و برای سیالات نارسانا کمتر از 10 می باشد. در سیالات نارسانا از یک سنسور خازنی استفاده می شود و خازن را با پراب خازنی و جداره مخازن فلزی ایجاد می کنند، در سیالات رسانا از دو سنسور خازنی استفاده می شود.
لول سوئیچ القایی در مایعاتی با هدایت الکتریکی حداقل 10 میکروثانیه بر سانتی متر کاربرد دارند. بعضی از سوئیچ های سطح قابلیت تشخیص 5 ارتفاع سطح را دارند. سوئیچ های سطح القایی سنسورهایی تماسی هستند که عموماً برای مایعات مناسب بوده ولی در برخی کاربردها برای خمیر یا دوغاب، حوضچه ها، مخازن، آب انبارها، داروها، شناورهای بسته و مخازن باز مورد استفاده قرار می گیرند.
ترانسمیترهای سطح هیدرواستاتیک، با اندازه گیری فشار وارده بر بدنه مخازن ناشی از مایعات درون آن، میزان سطح مایعات مخزن را تعیین می کنند. با افزایش حجم مایعات در مخازن، نیروی مایع وارد بر بدنه مخزن افزایش می یابد. این روش یکی از رایج ترین دستگاه های تشخیص سطح در مخازن پر می باشد.
ترانسمیترهای سطح از انتشار امواج رادیویی استفاده می کنند به همین دلیل در بالای مخازن یا در نزدیکی آنها نصب می شوند. ترانسمیتر سیگنال راداری را درون مایع موجود در مخزن ارسال کرده و بازتاب آن سیگنال را دریافت می کند، سپس براساس اختلاف زمان رفت و برگشت سیگنال، میزان سطح مخزن را محاسبه می کنند.
دورسنج یا تاکومتر پرتابل، یکی از انواع تجهیزات اندازه گیری قابل حمل می باشد که برای اندازه گیری سرعت چرخشی یا دورانی یا زاویه ای و تعداد دور تجهیزاتی از قبیل دیسک یک موتور یا یک شفت به کار می رود. تاکو tacho کلمه ای یونانی به معنی سرعت می باشد. همچنین از این دستگاه به نما هماتاکومتر در صنعت پزشکی یاد می شود.
آهنربا سنج پرتابل یکی از تجهیزات اندازه گیری قابل حمل است که جهت تشخیص قطب های مغناطیسی (P و N) در میدان های مغناطیسی و اندازه گیری شدت میدان مغناطیسی، مورد استفاده قرار می گیرند.
سولارمتر دستگاهی است که به صورت پرتابل بوده و می تواند انرژی خورشید یا نور خورشید را در واحد وات بر متر مربع اندازه گیری کند. سولارمترها می توانند پیرانومتر هایی که برای اندازه گیری چگالی شار تابش خورشیدی یا هر وسیله ای که برای اندازه گیری تولید کیلووات ساعت از یک سیستم فتتولتائیگ استفاده می کند را نمایش دهد.
آنالایزر رنگ یکی از تجهیزات اندازه گیری قابل حمل است که جهت تشخیص اجزای رنگ از جهت شفافیت، روشنایی و مقدار رنگ مورد استفاده قرار می گیرد، به این صورت که تشخیص می دهد رنگ مورد نظر از ترکیب کدام رنگ ها تشکیل شده است. به عنوان مثال، مدل RGB-1002 شرکت لوترون قادر است ترکیب رنگ های آبی، قرمز، سبز را تشخیص دهد و همچنین قادر هستند که مقدار، شفافیت و روشنایی (HSL) هر کدام از ترکیب رنگ ها را تشخیص دهند.
دستگاه اندازه گیری سرعت باد پرتابل یا آنمومتر های پرتابل، تجهیزات قابل حمل بسیار کاربردی هستند که سرعت و جهت باد را اندازه گیری می کنند. این دستگاه از آنمومترهای ارزان قیمت تا ایستگاه های آب و هوایی قابل حمل را شامل می شود که می توانند فشار هوا را اندازه بگیرند و پیش بینی های بسیار دقیقی را ارایه دهند.
تستر میدان مغناطیسی یا گوس متر پرتابل وسیله ای است که قادر است شدت میدان مغناطیسی را اندازه گیری کند. این گوس متر می تواند شدت میدان را در یک جهت و یا در هر سه جهت اندازه گیری کند.
گشتاور سنج وسیله ای برای اندازه گیری و ضبط گشتاور بر روی یک سیستم چرخشی مانند موتور، میل لنگ، گیربکس، روتورو … است.
سطح لرزش، برای اطلاع از شرایط کارکرد انواع ماشین آلات ضروری است. لرزش سنج یا ویبره متر دیجیتال سرعت، شتاب و جابجایی یک جسم لرزان را اندازه گیری می کند. برخی از لرزش سنج ها می توانند به سیستم دورسنجی هم مجهز باشند، تا علاوه بر اندازه گیری سطح لرزش دستگاه، سرعت چرخش یا دور تجهیز را هم اندازه گیری کنند که با توجه به نیاز خود، مدل مناسب را انتخاب می کنیم.
لوکس متر یا لوکس سنج دیجیتال یکی از انواع تجهیزات اندازه گیری قابل حمل است که برای اندازه گیری روشنایی در یک محیط، از طریق اندازه گیری شدت نور به کار می رود. این ابزار اندازه گیری شدت نور را همانطور چشم انسان می بیند، اندازه گیری می کند و با مقدار انرژی تابشی یا منعکس شده ارتباطی ندارد.
در دسته بندی تجهیزات اندازه گیری پرتابل (قابل حمل)، تعدادی از تجهیزات هستند که قابلیت اندازه گیری چندین پارامتر را بطور همزمان دارند که به این تجهیزات اصطلاحا مولتی فانکشن گفته می شود. به عنوان مثال نوع از مولتی فانکشن بطور همزمان قابلیت اندازه گیری کمیت هایی نظیر رطوبت، دما، سرعت و شدت روشنایی را دارد.
نیروسنج یا گیج نیروی ابزاری است که به منظور اندازه گیری نیرو به وسیله آزمایش های کشش و فشار با دقت بالا و پاسخ دهی سریع بکار می رود. نیروسنج ها برای اندازه گیری نیروهای وارد بر یک جسم از سنسور و حسگرهای نیروسنج کمک می گیرند.
یووی لایت متر یا UV متر جهت اندازه گیری اشعه فرابنفش نور به کار می رود. یووی لایت متر اغلب به عنوان رادیومتر، اپتومتر یا نورسنج شناخته می شود. یووی لایت متر ابزاری است که قادر به اندازه گیری توان نور در طیف الکترومغناطیسی خاصی به نام طول موج است.
مانومتر صنعتی یا فشارسنج صنعتی تجهیزی است که برای سنجش و اندازه گیری فشار به کار می رود. مانومترها در صنعت کاربرد ویژه ای دارند. عموما مانومترهای صنعتی بر روی مکانی که فشار باید خوانده شود نصب می شوند و فشار توسط اپراتور خوانده می شود.
مانومترها به طور گسترده در صنایعی مانند صنعت نفت، گاز، پتروشیمی، پالایشگاه، فولاد، نیروگاه ها و غیره کاربرد دارند و در اکثر فرآیندهای صنعتی فشار باید به صورت مداوم کنترل شود در غیر این صورت موجب آسیب های جبران ناپذیری همچون خراب شدن بخش و یا کل سیستم، آسیب به اپراتور، خراب شدن محصولات تولیدی، آتش سوزی و انفجار و غیره می شود.
پرشر سوئیچ یا سوئیچ فشار، سوئیچ کنترل فشار می باشد و برای تنطیم فشار مخازن یا جلوگیری از افزایش فشار در محیط های تحت فشار در صنعت کاربرد دارند.پرشر سوئیج یا کنترلر فشار دارای یک کنتاکت الکتریکی می باشد و با رسیدن فشار به مقدار تعیین شده، کنتاکت فعال می شود و یک سیگنال الکتریکی ارسال می شود و سوئیچ قطع می گردد، همچنین ممکن است سوئیچ های فشار به گونه ای طراحی شوند که در صورت افزایش و یا کاهش فشار سیستم را قطع و یا وصل کنند. پرشرسوئیچ در برقراری ایمنی و کنترل در سیستم های تحت فشار نقش مهمی را ایفا می کنند، همچنین پرشرسوئیچ ها با توجه به کاربری، فشار کاری و سیال دارای انواع مختلفی می باشند.
به منظور حفاظت از تجهیزات اندازه گیری فشار در برابر دماهای بالا یا پایین، گرفتگی، خوردگی، لرزش یا جداسازی تجهیز اندازه گیری برای کالیبراسیون و انجام تعمیرات، از تجهیزات جانبی استفاده می شود.
فلومتر یا دبی سنج ابزار دقیقی است که به کمک آن حجم یا جرم عبوری سیالات مایع یا گاز از لوله اندازه گیری می شود. فلومتر میزان جریان خطی، غیر خطی، جریان جرمی یا حجمی یک مایع و یا یک گاز را اندازه گیری می کند.
فلو سوئیچ یا سوئیچ های جریان، وظیفه کنترل و نظارت بر میزان جریان مایعات را بر عهده دارد و در صورت افزایش و یا کاهش بسیار زیاد جریان از مقدار تنظیم شده، جهت حفاظت از تجهیزات آلارم را روشن کرده و سنسور جریان، سیگنال الکتریکی به پی ال سی یا کنترلر های الکتریکی ارسال می کند.
در صنایع مختلف نتیجه فرآیند کاملاً به متغیر های مختلف بستگی دارد. از بین این متغیر ها، اندازه گیری جریان مایع، بخار یا گاز حائز اهمیت می باشد به همین دلیل از انواع مختلفی از تجهیزات برای اندازه گیری جریان مایع استفاده می شود. ترانسمیتر جریان جهت نمایش و کنترل مشخصات مختلف سیال، پروفیل جریان و دامنه جریان مورد استفاده قرار می گیرند. در فلو ترانسمیتر یا ترانسمیتر جریان ریموت تایپ، سنسور به صورت جداگانه بر روی خط نصب می شود.
اسیلوسکوپ یک ابزار آزمایشگاهی است که معمولا برای نمایش و تجزیه و تحلیل شکل موج سیگنال های الکترونیکی استفاده می شود. در واقع، اسیلوسکوپ نمودار ولتاژ سیگنال لحظه ای را به عنوان تابعی از زمان ترسیم می کند و خروجی را به صورت نموداری از تابع زمان نشان می دهد.
مولتی متر الکتریکی دستگاهی است که قادر است چند کمیت الکتریکی مختلف مانند ولتاژ، جریان، مقاومت الکتریکی، ظرفیت خازنی و غیره را اندازه گیری کند. داده های حاصل از این اندازه گیری به منظور بررسی سلامت دستگاه و ارزیابی مشخصات قطعات الکتریکی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد.
اکسیژن متر یکی از تجهیزات ابزار دقیق می باشد که جهت اندازه گیری میزان اکسیژن مایع و یا محیط مورد استفاده قرار می گیرد.
EC (Electrical Conductivity) به معنی رسانای الکتریکی می باشد و دستگاه EC متر یا هدایت سنج وسیله ای برای محاسبه میزان رسانایی یا هدایت الکتریکی مایعات است که به این وسیله کنداکتیویتی متر نیز می گویند.
کدورت سنج یکی از تجهیزات ابزار دقیق می باشد که با استفاده از انعکاس نور توسط ذرات معلق میزان کدورت محلول را اندازه گیری می کند. خاصیت فیزیکی نمونه باعث می شود که نمونه تابانیده شده به نمونه جذب یا متفرق شود، اما از نمونه عبور نکند. به عبارت دیگر ظاهر کدر، مات و ابری مانند در آب به علت وجود ذرات معلق در آب می باشد که به آن کدورت گفته می شود.
کالیبراتور فشار وسیله ای برای اندازه گیری فشار با دقت بالا می باشد که قادر است میزان فشار، دستگاه اندازه گیری فشار دیگر را تایید یا کالیبره کند. به این ابزار ها استاندارد فشار نیز گفته می شود. کالیبراتور فشار باید دقیق تر از دستگاه کالیبره شده باشد.
کالیبراتور سطح صدا پرتابل در دسته تجهیزات کالیبراسیون قرار دارد و برای بررسی صحت عملکرد دستگاه صدا سنج یا صوت سنج از آن استفاده می شود. از این جهت برای شناسایی میزان خطا و صحت اندازه گیری صوت سنج، موج صدای منتشر شده توسط کالیبراتور شبیه سازی شده و با پارامترهای اندازه گیری شده توسط صوت سنج مقایسه می شود.
کالیبراتور دما یک تجهیز مرجع برای بررسی درستی مقادیر حاصل از اندازه گیری در سیستم های اندازه گیری دما می باشد و با استفاده از سنسورهای دمایی RTD و ترموکوپل به مقایسه دمای اندازه گیری شده با دمای واقعی می پردازد که این فرایند با دقت بالایی صورت می پذیرد.
آنالایزر گاز ، یک نوع دستگاه ابزاردقیق تحلیلی است که برای تشخیص تجمع گازهای شناخته شده در اتمسفر که شامل چندین نوع گاز است مورد استفاده قرار می گیرد، گازهایی مثل اکسیژن O2، دی اکسید کربن CO2 و مونوکسید کربن CO، نیتروژن N2. از این دستگاه به منظور کمک به بهبود ایمنی فرآیند، مطالعات کیفی، تجزیه و تحلیل کارایی و مونیتورینگ میزان انتشار گازها استفاده می شود.
در صنایع مختلف مایعات مورد استفاده به منظور جلوگیری از خوردگی تجهیزات مختلف، حفظ و نگهداری و کاهش هزینه تعمیرات مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند که امری بسیار مهم تلقی می شود. دستگاه آنالایزر مایعات که دارای انواع مختلفی از آنالایزرهای سیالات می باشد برای اندازه گیری پارامتر های فیزیکی و شیمیایی مختلف مایعات به کار می رود.