مكتبة فرحات الهندسية

حساسات أشياء الموصلات والأجهزة الميكروكهروميكانيكية : Semiconductor Sensors and Microeletromechanical Devices كثير من الطرق الحديثة لإنتاج الدوائر المتكاملة قد تبنت تصميمات لمستوي جديد من حساسات أشباه الموصلات والمشغلات الميكانيكية actuators أطلق عليها الاسم Microeletromechanical (MEM) devices أي الأجهزة الميكوكهروميكانيكية . في عام 1980 كان ظهور أول حساس MEM يستخدم تكنولوجيا الدوائر المتكاملة لطباعة السيليكون وإنتاج جهاز يستجيب للعجلة . وهو يتكون من كابولي من السيليكون silicon cantilever معه integral semiconductor strain gages . تتسبب العجلة في إنحراف الكابولي ( نتيجة قصورة الذاتي ) وتستشعر الـ strain gage قيمة العجلة . تم طبع القضيب والـ strain gage علي جزء واحد من السيلكون . يتم تصنيع الدوائر المتكاملة ICs عن طريق سلسلة من العمليات تشتمل علي : تكوين طبقات الطباعة الحجرية المقاومة للضوء photoresist lithographic layering وعملية التعرض للضوء light exposure والطباعة الكيميائية المحكومة controlled chemicd etching وعملية ترسيب البخار vapor deposition وعملية الغمس (إضافة الشوائب) dop...

قياس الضغط والتدفق Pressure and Flow Measurement معظم طرق قياس الضغط يتضمنها استشعار الإزاحة أو الانحراف وربطها بالضغط من خلال معايرة أو علاقات نظرية , أحد أنواع حساسات الضغط هو المانومتر manometer , الذي يقيس الضغط الاستاتيكي أو اختلاف الضغط وذلك عن طريق الكشف detect علي إزاحات المانع في مجال الجاذبية. نوع أخر من أجهزة قياس الضغط هو الرق المرن elastic diaphragm أو الأنبوبة المرنة , حيث يقاس انحراف العضو المرن ويتم ربط الانحراف بالضغط . نوع أخر هو محور طاقة الضغط البيزوكهربي '' piezoelectric pressure transducer '' , يمكنه قياس الضغوط الديناميكية عند تشوه شكل بلورة البيزوكهربي استجابة لضغط المسلط . يوجد أيضاً طرق كثيرة لقياس معدلات تدفق الغاز والمانع . تقيس الـ pitot tube الفرق بين الضغط الكلي والضغط الاستاتيكي لمانع متحرك . أساس قياس انخفاضات الضغط عبر اعتراضات التدفق هو الفينشوري وقياسات الفتحات orifice meters . تكشف أجهزة قياس تدفق التربين معدل التدفق عن طريق قياس معدل دوران الـ impeller( دفع ) في التدفق . تقيس أجهزة قياس التدفق المعروفة بالاسم ''Corioli...

جهاز الـ Piezoelectric Accelerometer بنيت أفضل أنواع الـ accelerometers باستخدام piezoelectric crystal وهي مادة ينسب تغير شكلها deformation في تكوين شحنة عبر البلورة . بعملية عكسية فإن تسليط مجال كهربي علي المادة البيزوكهربية ينتج تشوه الشكل . من الشكل يتضح أن جهاز الـ piezoelectric accelerometer يتكون من بللورة تلامس كتلة مثبتة في يأي داخل غرفة housing . يوضح الشكل أحد أجهزة الـ piezoelectric accelerometers المتاح تجارياً . بالإضافة إلي خواص الكبت الطبيعية الموجودة أصلا في البلورة , أحياناً تضاف وسائل كبت أخري مثل ( ملأ غرفة الجهاز بالزيت ) عند تعرض الجسم object لعجلة فإن إزاحة نسبية تحدث بين غلاف الغرفة والكتلة نتيجة القصور الذاتي للكتلة . يسبب الإنفعال strain الناتج في البللورة أن الـ accelerometer الذي يستخدم البلورة البيزوكهربية لا يحتاج إلي مصدر قدرة خارجي , أيضاً , من المهم إدراك أن الـ accelerometer يقيس العجلة فقط في إتجاه محور اليأي والكتلة والبلورة . تنتج مادة البيزوكهربية خرج كبير بالنسبة لحجمها من المواد البيزوكهربية : " Quartz " , '' Rochelle salt ...

قياس الاهتزاز والعجلة : Vibration and Acceleration Measurement الـ accelerometer هو حساس صمم لقياس الاهتزاز الميكانيكي المستمر مثل اهتزاز كراسي المحور bearning والارتعاش في الديناميكا الهوائية والاهتزازات العابرة مثل الموجات الصادمة ومثل هبات الرياح أو التصادمات . الـ accelerometers عادة تكون موصلة ميكانيكيا أو مربوطة بالجسم أو البناء المراد قياس العجلة له . يكشف جهاز قياس العجلة accelerometer''" عن العجلة علي طول محور واحد وهو حساس للحركة في الاتجاة العمودي . تحتوي الـ strain gages والعناصر الكهروضغطية piezoelectricعلي عنصر استشعار جهاز قياس العجلة , يقوم بتحويل الإهتزاز إلي إشارة جهد . يتأسس تصميم الـ accelerometer علي التأثيرات الداخلية المرافقة لكتلة الموصلة بالجسم المتحرك من خلال يأي وكابت damper وحساس إزاحة displacement sensor . يوضح الشكل accelerometer بمرجعية إزاحة displacement reference معه مخطط الكتلة والقوي المؤثرة عليها . عندما يتعرض الجسم لعجلة فإنه ستكون هناك حركة نسبية بين الـ housing والكتلة المعرضة للإهتزاز seismic mass . يستشعر محول قدرة الإزاحة هذه ا...

قياس درجة الحرارة Temperature Measurement : ولأن درجة الحرارة متغير مهم في كثير من النظم الهندسية , فإن أي مهندس يجب أن يكون ملماً بالطرق الأساسية لقياسها . تظهر حساسات الحرارة في المباني وفي نظم العمليات الكيميائية وفي الماكينات ووسائل النقل والأجهزة والكمبيوترات وكثير من الأجهزة الأخري التي تحتاج مراقبة درجة الحرارة والتحكم فيها . بما أن كثير من الظواهر الطبيعية تعتمد علي درجة الحرارة , يمكننا استخدام هذا الإرتباط لقياس درجة الحرارة بشكل غير مباشر عن طريق قياس كميات مثل الضغط أو الحجم أو المقاومة الكهربية أو الإنفعال strain ثم تحويل قيمة الكمية باستخدام العلاقة بين الكمية ودرجة الحرارة . فيما يلي مقاييس درجة الحرارة المستخدمة للتعبير عنها : · Celsius (C ° ): Common SI unit of relative temperature. · Kelvin (K): Standard SI unit of absolute thermodynamic temperature. Note the absence of the degree symbol. · Fahrenheit (F ° ): English system unit of relative temperature. · Rankine (R ° ): English system unit of absolute thermodynamic temperature. العلاقات بين هذه المقاي...

قياس القوة بخلايا الحمل load Cells : الـ load cell هي حساس sensor يستخدم لقياس القوة . فهي تحتوي علي عنصر قابل للثني flexural element معه عادة عدة strain gage يتم تركيبها علي سطح هذا العنصر . يتم تصميم شكل الـ load cell (خلية الحمل ) بدائرة قنطرة للحصول علي جهد يتناسب مع الحمل . هناك نوعان من خلايا الحمل المتاحة تجارياً , تستخدم لقياس القوة الأحادية المحور وهي موضحة في الشكل من أمثلة تطبيقا خلايا الحمل استخدامها في ماكينات اختبار المواد بمعامل اختبار المواد وذلك لقياس القوة المسلطة علي عينة الاختبار . تستخدم خلايا الحمل أيضاً في موازين الأثقال weight scales وأحياناً توضع كجزء ضمن البناء الميكانيكي لمراقبة القوي في البناء . استخدام خلايا الحمل Load Cell مع مثبت الهياكل العظمية : إن مجال الميكانيكا العضوية للتجبير orthopaedic biomechanics يتناول مسألة تحليل التحميل في نظام الهيكل العظمي والطرق الهندسية لفهم الخواص الميكانيكية لأنسجة البيولوجية biological tissues واختيار الأنظمة المناسبة لابدال الأنسجة عندما تفشل . إنها صناعة متطورة في مجال العناية بالصحة تقدم فرص كثيرة لمهندسين ا...

قياس حالات مختلفة للإجهاد بالـ strain gages : ممكن أن تأخذ العناصر الميكانيكية أشكالاً مركبة وغالبا ما تتعرض لظروف تحميل مركبة . في مثل هذه الحالات , يكون من الصعب التنبؤ بموضع الاجتهادات الأساسية عند نقط اختيارية علي العنصر . ومع ذلك , ببعض الهندسيات وظروف التحميل يمكن معرفة المحاور الأساسية ويكون قياس حالة الإجهاد أسهل . إذا فرضنا عنصر ميكانيكي تم تحميله في إتجاه محور واحد ( شد أو ضغط ) , فإنه يمكن تعيين حالة الإجهاد في العنصر بواسطة gage واحدة يتم تركيبها في اتجاه الحمل , يوضح الشكل قضيب يتعرض لشد يرافقه حالة إجهاد . بقياس الانفعال E x , فإنه يمكن حساب الإجهاد باستخدام قانون هوك , إذن : σ= E ε x                   (8.24) where the axial stress in the bar σ x is given by حيث A مساحة مقطع القضيب . بالتالي , يمكن حساب القوة p المسلطة علي القضيب من قياس الـ strain gage , إذن : P = AE ε x   بفرض أن لدينا عنصر ميكانيكي معروف أنه تعرض لحمل ثنائي المحورية ( أي الحمل في اتجا...