مع تطبيق تكنولوجيا إنترنت الأشياء في المجالات الصناعية، أصبح الإنترنت الصناعي هو اتجاه واتجاه التنمية. تعتبر معلمات تدفق الغاز بيانات أساسية للإنتاج الصناعي، وقياس التجارب العلمية، والحسابات الاقتصادية المختلفة، وتشكل عنصرا حاسما في قياس الطاقة. تطبيقها في الأتمتة الصناعية على نطاق واسع على نحو متزايد. في عصرنا الحالي، أصبح دور أجهزة استشعار تدفق الغاز في الاقتصاد الوطني بارزًا بشكل متزايد: فهي موجودة في قطاعات مثل الغاز الطبيعي والمعادن والتعدين والبترول والطيران والتعبئة الصناعية وغرف الأبحاث الصناعية. أدناه، نستكشف التطبيقات ذات الصلة بأجهزة استشعار التدفق في البيئات الصناعية.
يُطلق على أدوات قياس تدفق السوائل بشكل جماعي أجهزة قياس التدفق أو أجهزة قياس التدفق، وتحتل المرتبة الأولى بين الأجهزة الأكثر أهمية في القياس الصناعي. يحتل قياس تدفق السوائل مكانة حيوية في الإنتاج الآلي الصناعي والتحكم في العمليات. يتم تصنيف السوائل على نطاق واسع إلى وسائط سائلة وغازية، حيث تعمل أجهزة استشعار التدفق كمكونات رئيسية لقياس كليهما.
ومن خلال قياس تدفق الغاز، يمكن للمرء مراقبة عمليات التدفق، وأتمتة ضوابط الإنتاج، وتنفيذ إدارة الطاقة. في منشآت التصنيع الدقيقة المتقدمة-مثل تلك التي تنتج الرقائق أو الأدوات الدقيقة-يجب أن يتم الإنتاج داخل غرف الأبحاث. يجب أن يحقق الهواء الموجود في غرف الأبحاث هذه مستويات نظافة فئة 1000 أو حتى فئة 100 لتلبية متطلبات الإنتاج. تتطلب غرف الأبحاث المغلقة هذه استبدالًا يوميًا بهواء نظيف. وهذا يستلزم وجود مستشعرات تدفق للمراقبة والتحكم الآليين، مما يضمن تلبية احتياجات الإنتاج مع منع الاستهلاك الزائد غير الضروري للطاقة، وبالتالي تحسين نسبة المدخلات{9}}المخرجات بشكل فعال. يستخدم مستشعر تدفق كتلة الغاز Siargo FS4001 مستشعر التدفق MEMS الخاص بشركة Siargo وتقنية التعبئة والتغليف. يمتد نطاق قياسه من 0 إلى 30 سم مكعب ويصل إلى 0 إلى 1000 سم مكعب. يتم تحقيق معدل التدفق لكل طراز من خلال التغليف المصمم خصيصًا والإلكترونيات الذكية لتوفير الحساسية المثالية.
يتكون الغلاف من مادة البولي كربونات الخاملة كيميائيًا والمستقرة حرارياً. يتميز بمعدل ضغط عالٍ يبلغ 5 بار (73 رطل لكل بوصة مربعة)، مع الاستفادة من بنية شريحة MEMS الفريدة من نوعها من Siargo، وتكنولوجيا التغليف المتخصصة، وغلاف المستشعر القوي. تمتد التطبيقات إلى نطاق واسع بما في ذلك الأجهزة (على سبيل المثال، التحليل اللوني للغاز-قياس الطيف الكتلي)، واكتشاف التسرب، والتحكم في العمليات، وقياس تدفق الغاز، والتطبيقات الطبية. يتطلب FS4001 مصدر طاقة من 8 إلى 24 فولت تيار مستمر لتوفير واجهة مستخدم تناظرية و/أو رقمية. يكون الإخراج التناظري خطيًا من 0.5 إلى 4.5 فولت تيار مستمر، وهو ما يتوافق مع 0 إلى التدفق الكامل-. يتم نقل الإخراج الرقمي عبر RS232. يمكن العثور على بروتوكول الاتصال RS232 في هذا الدليل.
ثانيًا، استنادًا إلى التطبيقات الصناعية، يمكن تصنيف المستشعرات إلى أنواع التدفق والتدفق الصغير-. على سبيل المثال، يعد التحكم الدقيق في التدفق- أمرًا ضروريًا لتحقيق المراقبة المثالية في سيناريوهات مثل إضافة الأكسجين للتفاعلات التحفيزية أو تعبئة النيتروجين في عبوات رقائق البطاطس. يستخدم مستشعر التدفق الصغير-F1031 المقدم من Gcain.com مبادئ الديناميكا الحرارية لاكتشاف تدفق الغاز داخل قناة التدفق، مما يوفر دقة وتكرارًا ممتازين. يشتمل مستشعر التدفق الصغير F1031- على مستشعر درجة حرارة داخلي، حيث تخضع كل وحدة لمعايرة تعويض درجة الحرارة الخاصة. كما أنه يتميز بمخرج جهد تناظري خطي للاستخدام المريح.
تتكون الشريحة من مجموعتين مزدوجتين حراريتين ومقاوم تسخين: يتم وضع مجموعات المزدوجات الحرارية بشكل متماثل في أعلى وأسفل مقاوم التسخين؛ يتم تركيب الوصلات الساخنة لمقاوم التسخين والمداخن الحرارية على قاعدة معزولة حرارياً. يقوم مقاوم التسخين بتسخين الوصلات المزدوجة الحرارية. يؤدي التدرج في درجة الحرارة بين الوصلات الساخنة والباردة إلى توليد جهد خرج - وهو تأثير Seebeck الجوهري. عندما يكون السائل ثابتًا، فإن متساوي الحرارة يرسم بشكل متناظر خطًا مستقيمًا متعامدًا مع مركز مقاومة التسخين، مع الحفاظ على درجات حرارة متساوية عند نقاط متناظرة على كلا الجانبين. عندما يتدفق السائل من اليسار إلى اليمين، تميل متساوي الحرارة نحو اليمين. لم تعد درجات الحرارة في المواضع المتناظرة على جانبي عنصر التسخين متساوية. يمكن قياس هذا الاختلاف في درجة الحرارة عن طريق مداخن مزدوجة حرارية موضوعة على جانبي عنصر التسخين. وبما أن انتقال الحرارة في السائل يعتمد فقط على كتلة السائل وقدرته الحرارية، فيمكن لجهاز الاستشعار قياس معدل تدفق كتلة السائل مباشرة.
علاوة على ذلك، تعتمد التطبيقات الصناعية التي تتطلب النيتروجين أو الأمونيا أو الغازات الخاملة للإنتاج على أجهزة استشعار تدفق الغاز للقياس والمراقبة. تستخدم أجهزة استشعار التدفق الشامل من سلسلة FS4000 التي تقدمها GCA تقنية مستشعر التدفق MEMS وتقنية التحكم الإلكتروني الذكي، والتي تم تطويرها خصيصًا لمراقبة تدفق الغاز بشكل عام. يقيس هذا المستشعر تدفق كتلة الغاز مباشرة مع فقدان الضغط المنخفض. إنها مناسبة لمراقبة تدفق الهواء أو النيتروجين المنقى ويمكن استخدامها أيضًا في أخذ العينات البيئية (مثل أدوات التحليل اللوني). يتميز مستشعر التدفق الشامل FS4003 بقطر داخلي للأنبوب يبلغ 3 مم ويوفر نطاق قياس فعال من حيث التكلفة -يصل إلى 5SLPM. إنها مناسبة لعدادات الجسيمات وأدوات التحليل المختلفة. يتميز مستشعر التدفق الشامل FS4008 بقطر داخلي للأنبوب 8 مم ونطاق قياس يصل إلى 50SLPM. ويمكن استخدامه في معدات التخدير وتطبيقات الكشف عن الغاز النظيف، مثل أجهزة أخذ عينات الهواء وأجهزة تحليل الغاز.