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Mesure de la pression
pressions absolue, relative et différentielle - zéro de référence
Bien que la pression est une quantité absolue, des mesures de pression quotidienne, tels que pour la pression des pneus, sont généralement faites par rapport à la pression de l'air ambiant. Dans d'autres cas les mesures sont faites par rapport à un aspirateur ou d'une autre référence ad hoc. Lorsque la distinction entre ces zéro références, les termes suivants sont utilisés:
La pression absolue est référencé nulle contre un vide parfait, il est donc égal à manomètre plus la pression atmosphérique.
Jauge la pression est nulle référence à la pression de l'air ambiant, il est donc égale à la pression absolue moins la pression atmosphérique. des signes négatifs sont généralement omis.
La pression différentielle est la différence de pression entre deux points.
Le zéro de référence en cours d'utilisation est généralement implicite par le contexte, et ces mots ne sont ajoutés lorsque des éclaircissements sont nécessaires. La pression des pneus et la pression artérielle sont des pressions manométriques par convention, tandis que les pressions atmosphériques, les pressions de vide profond, et les pressions altimètre doit être absolue. Les pressions différentielles sont couramment utilisés dans l'industrie systèmes de traitement. manomètres différentiels ont deux orifices d'entrée, reliés chacun à l'un des volumes dont la pression doit être surveillée. En effet, une telle jauge effectue l'opération mathématique de la soustraction par des moyens mécaniques, évitant la nécessité d'un système de commande ou de contrôle de regarder les deux jauges distinctes et de déterminer la différence dans les lectures. dépressions modérées sont souvent ambiguë, car ils peuvent représenter de pression absolue ou pression relative, sans un signe négatif. Ainsi, un vide de calibre 26 inHg est équivalent à une pression absolue de 30 inHg (typique de la pression atmosphérique) 26 inHg = 4 inHg.
La pression atmosphérique est généralement d'environ 100 kPa au niveau de la mer, mais est variable avec l'altitude et les conditions météorologiques. Si la pression absolue d'un fluide reste constante, le manomètre du même fluide varie suivant les changements de pression atmosphérique. Par exemple, quand une voiture fait grimper une montagne, la pression des pneus augmente. Certaines valeurs de la pression atmosphérique standard tels que 101,325 kPa ou 100 kPa ont été définis, et certains instruments utiliser une de ces valeurs standard comme une constante référence de zéro au lieu de la pression variable réelle de l'air ambiant. Cela nuit à la précision de ces instruments, en particulier lorsqu'il est utilisé à haute altitude.
L'utilisation de l'atmosphère sous forme de référence est habituellement signifié par un (g) après l'unité de pression par exemple, 30 psi, ce qui signifie que la pression mesurée est la pression totale moins la pression atmosphérique. Il existe deux types de pression de référence du gabarit: Gabarit ventilé (VG) et la jauge scellée (sg).
Un évent Transmetteur de pression manomètre permet par exemple de la pression d'air extérieur pour être exposé sur le côté négatif de la membrane de détection de pression, via un câble ventilé ou un trou sur le côté de l'appareil, de sorte qu'il mesure toujours la pression ambiante visée à la pression barométrique. Ainsi, un capteur de jauge de pression de référence évacuation devraient toujours une pression de zéro lorsque la connexion est maintenue sous pression processus à l'air libre.
Une référence jauge scellée est très similaire, sauf que la pression atmosphérique est scellé sur le côté négatif de la membrane. Cela est généralement adoptée sur les gammes de haute pression comme l'hydraulique, où les changements de pression atmosphérique ont un effet négligeable sur la précision de la lecture, afin d'évacuation n'est pas nécessaire. Cela permet aussi de certains fabricants de fournir secondaire confinement de la pression comme une précaution supplémentaire pour la sécurité des équipements sous pression si la pression d'éclatement de la pression primaire de détection diaphragme est dépassé.
Il ya une autre façon de créer un de référence du gabarit scellés et c'est pour sceller un vide poussé sur le côté inverse de la membrane de détection. Ensuite, le signal de sortie est décalé de sorte que le capteur de pression se lit proche de zéro lorsque l'on mesure l'atmosphère pression.
Un capteur de jauge de pression de référence scellés ne lira jamais exactement zéro, car la pression atmosphérique est en constante évolution et la référence dans ce cas est fixé à 1 bar.
Une mesure de la pression absolue est celle qui est visée à vide absolu. Le meilleur exemple d'une pression absolue de référence est la pression atmosphérique ou barométrique.
Pour produire un absolu capteur de pression, le fabricant joint un vide poussé derrière le diaphragme de détection. Si la connexion d'un processus de pression transmetteur de pression absolue est ouverte à l'air, il va lire le réel la pression barométrique.
Unités
Unités de pression
Pascal
(Pa)
bar
(Bar)
techniques atmosphère
(At)
atmosphère
(Atm)
torr
(Torr)
livre-force par
pouce carré
(Psi)
1 Pa
1 N/m2
105
1.0197105
9.8692106
7.5006103
145.04106
1 barre
100,000
106 dyn/cm2
1.0197
0.98692
750.06
14.5037744
1 à
98,066.5
0.980665
1 kgf/cm2
0.96784
735.56
14.223
1 atm
101,325
1.01325
1.0332
1 atm
760
14.696
1 torr
133.322
1.3332103
1.3595103
1.3158103
1 Torr; 1 mmHg
19.337103
1 psi
6.894103
68.948103
70.307103
68.046103
51.715
1 lbf/in2
Exemple de lecture: 1 Pa = 1 bar = 105 N/m2 = 10,197106 = 9,8692106 à atm, etc
L'unité SI de pression est le pascal (Pa), égale à un newton par mètre carré mètres (NM2 ou kgm1s2). Ce nom spécial pour l'unité a été ajouté en 1971, avant cela, la pression dans le SI a été exprimé en unités telles que N / m. Lorsque cela est indiqué, la référence zéro est indiqué entre parenthèses suivant l'unité, par exemple 101 kPa (abs). Le livre par pouce carré (psi) est encore largement utilisé aux États-Unis et au Canada, notamment pour les voitures. Une lettre est souvent accolé à l'unité psi pour indiquer zéro la mesure de référence; psia pour absolue, psig pour le gabarit, psid pour le différentiel, même si cette pratique est déconseillée par le NIST.
Parce que la pression a été autrefois communément mesurée par sa capacité à déplacer une colonne de liquide dans un manomètre, les pressions sont souvent exprimés en profondeur d'un fluide particulier (par exemple pouces d'eau). Les choix les plus courants sont le mercure (Hg) et de l'eau, l'eau est non toxique et facilement disponibles, alors que la densité du mercure permet une colonne plus courte (et donc un plus petit manomètre) pour mesurer une pression donnée.
Fluides la densité et la gravité locale peut varier d'une lecture à l'autre en fonction de facteurs locaux, de sorte que la hauteur d'une colonne de liquide ne définit pas précisément la pression. Quand «millimètres de mercure» ou «pouces de mercure sont cotées aujourd'hui, ces unités ne sont pas fondées sur une colonne de mercure physique, mais plutôt, ils ont été donné des définitions précises qui peuvent être exprimées en termes d'unités SI. La base d'eau unités supposent habituellement l'une des définitions plus du kilogramme que le poids d'un litre de l'eau.
Bien que n'étant plus favorisée par des experts de mesure, ces unités sont encore manométrique rencontrées dans de nombreux domaines. La pression artérielle est mesurée en millimètres de mercure dans la plupart des régions du monde, et les pressions du poumon en centimètres d'eau sont encore monnaie courante. pressions de gazoduc sont mesurée en pouces d'eau, exprimée en «WC» («colonne d'eau») Les plongeurs ont souvent recours à une règle manométrique de pouce:. la pression exercée par une dizaine de mètres de profondeur d'eau est d'environ égale à une atmosphère. Dans les systèmes sous vide, le torr unités, micromètres de mercure (microns), et en pouces de mercure (inHg) sont les plus couramment utilisés. Torr et Micron indique généralement une absolue pression, tandis que inHg indique généralement un manomètre.
Les pressions atmosphériques sont généralement indiqués à l'aide kilopascal (kPa), ou atmosphères (atm), à l'exception de la météorologie américaine où l'hectopascal (hPa) et millibar (mbar) sont préférés. Dans le génie américain et canadien, le stress est souvent mesurée en kip. Notez que le stress n'est pas une pression réelle car elle n'est pas scalaire. Dans le système cgs l'unité de pression a été le Barye (ba), égale à 1 dyncm2. Dans le système MTS, l'unité de pression a été le pieze, égale à 1 sthene par mètre carré.
Beaucoup d'autres unités hybrides sont utilisés comme mmHg / cm ou grams-force/cm (parfois en kg / cm et g/mol2 sans identifier correctement les unités de la force). Utiliser le kilogramme noms, le gramme, le kilogramme-force, ou gramme-force (ou de leurs symboles) comme une unité de la force est interdit dans les SI, l'unité de la force dans SI est le newton (N).
Statique et la pression dynamique
La pression statique est uniforme dans toutes les directions, alors des mesures de pression sont indépendantes de la direction dans un immeuble (statique) de fluide. Flow, toutefois, s'applique une pression supplémentaire sur des surfaces perpendiculaires à l'écoulement direction, tout en ayant peu d'impact sur les surfaces parallèles à la direction d'écoulement. Cette composante directionnelle de la pression dans un mouvement (dynamique) de liquide est appelée pression dynamique. Un instrument de face la direction d'écoulement mesure la somme des pressions statiques et dynamiques, cette mesure est appelée la pression totale ou pression de stagnation. Comme la pression dynamique est référencé à la pression statique, il n'est ni évaluer ni absolue, c'est une pression différentielle.
Alors que la pression du gabarit statique est de première importance pour déterminer les charges nettes sur les parois des canalisations, la pression dynamique est utilisée pour mesurer les débits et la vitesse. La pression dynamique peut être mesurée en prenant la différence de pression entre les instruments parallèles et perpendiculaires à l'écoulement. tubes de Pitot-statique, par exemple effectuer des cette mesure sur les avions afin de déterminer la vitesse. La présence de l'instrument de mesure des actes inévitablement à dévier le flux et créer des turbulences, donc sa forme est essentielle à la précision et l'étalonnage les courbes sont souvent non-linéaire.
Applications
Pression
Baromètre
Capteur MAP
tube de Pitot
Sphygmomanomètre
Instruments
De nombreux instruments ont été inventés pour mesurer la pression, avec des avantages et des inconvénients différents. Plage de pression, la sensibilité, la réponse dynamique et le coût varie selon les plusieurs ordres de grandeur d'une conception de l'instrument à l'autre. Le type le plus ancien est la colonne de liquide (un tube vertical rempli de mercure) manomètre inventé par Evangelista Torricelli en 1643. Le U-Tube a été inventé par Christian Huygens en 1661.
Hydrostatique
jauges hydrostatiques (tels que le manomètre colonne de mercure) de comparer la pression de la force hydrostatique par unité de surface à la base d'une colonne de fluide. mesures de calibre hydrostatique sont indépendantes du type de gaz mesuré, et peut être conçu pour avoir un étalonnage très linéaire. Ils ont une mauvaise réponse dynamique.
Piston
Piston du type de contrebalancer les jauges de pression d'un fluide avec un poids de solide ou un ressort. Un autre nom pour l'écartement de piston est testeur de port en lourd. Par exemple, les testeurs de poids mort utilisés pour les manomètres de pression des pneumatiques ou d'étalonnage.
Colonne de liquide
La différence de hauteur de liquide dans un manomètre à colonne de liquide est proportionnelle à la différence de pression.
jauges à colonne de liquide constitué d'une colonne verticale de liquide dans un tube dont les extrémités sont exposés à des pressions différentes. La colonne augmentera ou diminuera jusqu'à ce que son poids est en équilibre avec le différentiel de pression entre les deux extrémités du tube. Une version très simple est un tube en U demi-plein de liquide, dont un côté est relié à la région d'intérêt tandis que la pression de référence (qui pourrait être la pression atmosphérique ou sous vide) est appliqué à l'autre. La différence de niveau de liquide représente la pression appliquée. La pression exercée par un colonne de fluide de hauteur h et la densité est donnée par l'équation de pression hydrostatique, P = hg. Par conséquent, la différence de pression entre la pression appliquée Pa et la pression P0 de référence dans un tube en U manomètre peut être trouvée en résolvant Pa P0 = hg. Si le fluide mesuré est nettement dense, corrections hydrostatique peut être faite pour la hauteur entre la surface mobile du manomètre fluide de travail et l'endroit où la mesure de pression est souhaitée.
Bien que tout liquide peut être utilisé, le mercure est préféré pour sa haute densité (13.534 g/cm3) et vapeur à basse pression. Pour les différences de basse pression bien supérieure à la pression de vapeur d'eau, l'eau est couramment utilisé (et "pouces d'eau" est une unité de pression commune). manomètres à colonne de liquide sont indépendants du type de gaz mesuré et un étalonnage très linéaire. Ils ont une mauvaise réponse dynamique. Lorsque de mesure du vide, le liquide de travail peuvent s'évaporer et de contaminer le vide si ses vapeurs la pression est trop élevée. Lors de la mesure de pression de liquide, une boucle remplies de gaz ou un fluide léger faut isoler les liquides afin de les empêcher de se mélanger. Simple jauges hydrostatiques peut mesurer des pressions allant de quelques Torr (quelques 100 Pa) à quelques atmosphères. (Environ 1.000.000 Pa)
Un manomètre seule branche à colonne de liquide a un plus grand réservoir au lieu d'un seul côté du tube en U et a une échelle à côté de la colonne plus étroite. La colonne peut être porté à plus amplifier le mouvement de liquide. Basé sur l'utilisation et la structure suivante type de manomètres sont utilisés
Simple Manomètre
Micromanomètre
manomètre différentiel
manomètre différentiel inversé
Une jauge de McLeod, vidé de mercure
McLeod jauge
Une jauge de McLeod isolats un échantillon de gaz et la compresse dans un manomètre à mercure modifiés jusqu'à ce que la pression est un peu mmHg. Le gaz doit être bien comporté lors de sa compression (il ne doit pas se condenser, par exemple). La technique est lente et inadaptée à la surveillance continue, mais est capable de bonne précision.
gamme utiles: au-dessus 10-4 Torr (environ 10-2 Pa) jusqu'à 106 Torr (0,1 MPa),
0,1 MPa est le plus bas de mesure directe de la pression qui est possible avec la technologie actuelle. Autres indicateurs de vide permet de mesurer des pressions plus basses, mais seulement indirectement par la mesure de la pression d'autres propriétés contrôlées. Ces mesures indirectes doit être étalonné en unités SI via une mesure directe, le plus souvent une jauge de McLeod.
Anéroïde
jauges Aneroid sont basés sur une pression métalliques élément de détection qui fléchit élastiquement sous l'effet d'une différence de pression entre l'élément. "Aneroid" signifie "sans fluide, et le terme initialement distingué ces jauges des jauges hydrostatiques décrit ci-dessus. Cependant, les jauges anéroïde peut être utilisé pour mesurer la pression d'un liquide ainsi que d'un gaz, et ils ne sont pas le seul type de charge qui peut fonctionner sans liquide. Pour cette raison, ils sont souvent appelés calibres mécaniques dans une langue moderne. jauges Aneroid ne dépendent pas du type de gaz être mesurée, à la différence des jauges et ionisation thermique, et sont moins susceptibles de contaminer le système de jauges hydrostatiques. L'élément de détection de pression peut être un tube de Bourdon, un diaphragme, une capsule, ou un ensemble de soufflets, qui change de forme en réponse à la pression de la région en question. La déviation de la pression de l'élément sensible peut être lu par un lien connecté à une aiguille, ou il peut être lu par un transducteur secondaire. Les capteurs les plus courants secondaires dans le vide modernes jauges mesurer une variation de capacité due à la déviation mécanique. Jauges qui s'appuient sur un changement de capacités sont souvent désignés comme les jauges Baratron.
Bourdon
manomètre à membrane de type
Une jauge de Bourdon utilise un tube enroulé, qui, comme il se dilate en raison à augmenter la pression provoque une rotation d'un bras relié au tube. En 1849, la jauge de pression au tube de Bourdon a été breveté en France par Eugène Bourdon.
L'élément de détection de pression est enroulé un tube fermé relié à la chambre ou un tuyau dans lequel la pression doit être détectée. Comme la pression manométrique augmente le tube aura tendance à se dérouler, tandis qu'une pression manométrique réduite entraîne le tube à la bobine plus étroitement. Cette motion est transféré par une liaison à un train d'engrenage relié à un aiguille indicatrice. L'aiguille est présenté devant une carte face portant les indications de pression associés à des détournements aiguille particulière. Dans un baromètre, le tube de Bourdon est scellé aux deux extrémités et la pression absolue de l'atmosphère ambiante est détectée. Différentiel manomètres de Bourdon utiliser deux Les tubes de Bourdon et une liaison mécanique qui permet de comparer les lectures.
Dans les illustrations suivantes face à couvercle transparent de la pression de la combinaison photo et d'un manomètre a été supprimé et le mécanisme retiré du dossier. Cette jauge particulier est un indicateur de vide combinaison et la pression utilisés pour le diagnostic automobile:
Indicateur de côté avec la carte et le cadran
Mécanique côté avec un tube de Bourdon
le côté gauche du visage, utilisé pour la mesure de dépression dans le collecteur, est calibré en centimètres de mercure à son échelle intérieure et en pouces de mercure sur son échelle extérieure.
l' partie droite du visage est utilisé pour mesurer la pression pompe à carburant et est gradué en fractions de 1 kgf / cm à son échelle intérieure et livres par pouce carré sur l'échelle extérieure.
Mécanique détails
Les détails mécaniques
Eléments fixes:
A: bloc récepteur. Cela rejoint le conduit d'admission à l'extrémité fixe du tube de Bourdon (1) et assure la plaque de châssis (B). Les deux trous de recevoir des vis qui fixent le cas.
B: plaque de châssis. La carte de visage est joint au présent. Il comporte des trous de roulement pour les essieux.
C: plaque de châssis secondaire. Il prend en charge les extrémités extérieures des essieux.
D: Postes à rejoindre l'espace et les deux plaques de châssis.
Pièces en mouvement:
fin fixes de Bourdon tube. Cette communique avec le tuyau d'entrée dans le bloc récepteur.
Déménagement fin de tube de Bourdon. Cette extrémité est scellée.
Pivot et pivot.
Lien pivot de rejoindre broches à levier (5) avec des épingles pour permettre la rotation conjointe.
Lever. Cette extension de l'engin une secteur (7).
axe du train secteur broches.
Secteur des engins.
Indicateur aiguille essieu. Cela a un engrenage qui engage le secteur denté (7) et s'étend à travers le visage de conduire l'aiguille de l'indicateur. En raison de la courte distance entre le patron lien bras de levier et le pivot broche et la différence entre le rayon effectif de l'engin et que le secteur de l'engrenage, tout mouvement du tube de Bourdon est grandement amplifié. Un petit mouvement des résultats tube dans un mouvement de grande de l'aiguille indicatrice.
printemps cheveux pour précharger le train train d'éliminer des cils et des hystérésis.
Diaphragme
Un tas de capsules à pression avec ondulé diaphragmes dans un barographe anéroïde.
Un deuxième type de jauge anéroïde utilise la déflexion d'une membrane souple qui sépare les régions de pression différents. Le montant de la déviation est répétable pour des pressions connues de sorte que la pression peut être déterminée à l'aide d'étalonnage. La déformation d'une membrane mince est dépendante de la différence de pression entre ses deux faces. La face de référence peut être ouvert à l'atmosphère pour mesurer la pression de jauge, ouvert à un second port à mesurer la pression différentielle, ou peut être scellé contre un vide ou d'autres la pression de référence fixe pour mesurer la pression absolue. La déformation peut être mesurée en utilisant des techniques mécaniques, optiques ou capacitifs. Céramique et des diaphragmes métalliques sont utilisés.
plage utile: supérieure à 10-2 Torr (environ 1 Pa)
Pour des mesures absolues, soudés capsules de pression avec des diaphragmes de chaque côté sont souvent utilisés.
Forme:
Appartement
ondulé
aplatie tube
capsule
Soufflet
En jauges destinés à sens petites pressions ou des différences de pression, ou exiger que la pression absolue mesurée, le train d'engrenages et de l'aiguille peut être entraîné par un joint et scellé chambre à soufflet, appelé anéroïde, qui signifie «sans liquide". (Baromètres précoce utilisé une colonne de liquide comme l'eau ou le mercure, métal liquide en suspension par le vide.) Cette configuration soufflet est utilisé dans les baromètres anéroïdes (baromètres avec une aiguille et une carte indiquant le cadran), altimètres, barographs enregistrement d'altitude, et les instruments de télémétrie altitude utilisée des radiosondes ballon météo. Ces dispositifs utilisent la chambre étanche comme pression de référence et sont entraînés par la pression extérieure. Autres instruments de bord sensibles tels que les indicateurs de vitesse de l'air et indicateurs de vitesse de montée (variomètres) ont des liens à la fois à la partie interne de la chambre anéroïde et une chambre externe entourant.
capteurs de pression électroniques
Main article: Capteur de pression
Jauge de contrainte piézorésistif
Utilise l'effet piézorésistif de jauges de contrainte collées ou formés pour détecter la contrainte due à la pression appliquée.
Capacitifs
Usages une cavité diaphragme et la pression pour créer un condensateur variable pour détecter la contrainte due à la pression appliquée.
Magnétique
Mesures du déplacement de la membrane par des changements dans l'inductance (réticence), LVDT, à effet Hall, ou par le directeur par courants de Foucault.
Piézoélectrique
Utilise l'effet piézo-électrique dans certains matériaux comme le quartz à mesurer la tension sur le mécanisme de détection en raison de la pression.
Optique
Utilise le changement physique d'une fibre optique pour détecter la souche pression due appliquée.
Potentiométrique
Usages le mouvement d'un essuie-glace le long d'un mécanisme de résistance pour détecter la tension causée par la pression appliquée.
Résonnant
Utilise les changements dans la fréquence de résonance dans un mécanisme de détection pour mesurer le stress, ou des changements dans la densité du gaz, causée par la pression appliquée.
conductivité thermique
En règle générale, comme une augmentation de la densité de gaz réel, qui peut indiquer une augmentation de la pression-sa capacité à mener la chaleur augmente. Dans ce type de jauge, un filament est chauffé par courant qui circule à travers elle. Un thermocouple ou résistance détectrice de température (RTD) peuvent ensuite être utilisés pour mesurer la température du filament. Cette température dépend de la vitesse à laquelle le filament perd de la chaleur pour le gaz environnant, et donc sur la conductivité thermique. Une variante courante est la jauge de Pirani, qui utilise un filament de platine unique à la fois comme l'élément chauffant et la RDT. Ces jauges sont exactes à partir de 10 Torr à 103 Torr, mais ils sont sensibles à la composition chimique des gaz à mesurer.
Deux fils
Une bobine de fil est utilisé comme un appareil de chauffage, et l'autre est utilisé pour mesurer la température à proximité due à la convection.
Pirani (un fil)
Une jauge de Pirani est constitué d'un fil métallique ouvert à la pression étant mesurée. Le fil est chauffé par un courant qui le traverse et refroidi par le gaz qui l'entourent. Si la pression du gaz est réduite, l'effet de refroidissement diminue, donc la température d'équilibre du fil augmente. La résistance du fil est fonction de sa température: par mesure de la tension à travers le fil et le courant qui la traverse, la résistance (et donc la pression du gaz) peut être déterminée. Ce type de jauge a été inventé par Marcello Pirani.
Thermocouple Les jauges thermistance de travail d'une manière similaire, à l'exception d'un thermocouple ou thermistance est utilisée pour mesurer la température du fil.
plage utile: 10-3 - 10 Torr (environ 1.10 - 1000 Pa)
jauge à ionisation
jauges à ionisation sont les jauges les plus sensibles pour les très basses pressions (aussi appelée dépression aussi fort ou élevé). Elles sens la pression indirectement par la mesure des ions électrique produite lorsque le gaz est bombardé par des électrons. Moins ions sera produite par les gaz à faible densité. L'étalonnage d'une jauge d'ions est instable et dépend sur la nature du gaz à mesurer, ce qui n'est pas toujours connue. Ils peuvent être étalonné par rapport à une jauge de McLeod, qui est beaucoup plus stable et indépendante de la chimie du gaz.
Thermionic d'émission des électrons, qui se heurtent aux atomes de gaz et de générer des ions positifs. Les ions sont attirés par une électrode convenablement polarisées connu sous le nom de collection. Le courant dans le collecteur est proportionnel le taux d'ionisation, qui est fonction de la pression dans le système. Ainsi, le collecteur de courant de mesure donne la pression du gaz. Il existe plusieurs sous-types de jauge à ionisation.
Utiles large: 10-10 - 10-3 torr (environ 10-8 - 10-1 Pa)
La plupart des jauges d'ions sont de deux types: à cathode chaude et à cathode froide, un troisième type existe, qui est plus sensible et coûteux connus comme une jauge à filer à rotor, mais n'est pas abordé ici. Dans la version à cathode chaude un filament chauffé électriquement produit un faisceau d'électrons. Les électrons Voyage à travers la jauge et ionisent les molécules de gaz autour d'eux. Les ions qui en résultent sont recueillies lors d'une électrode négative. Le courant dépend du nombre d'ions, qui dépend de la pression dans la jauge. jauges à cathode chaude sont exactes à partir de 103 Torr à 1010 Torr. Le principe de la version à cathode froide est la même, sauf que les électrons sont produits dans une décharge créé par une décharge électrique à haute tension. Cold Cathode jauges sont précise à partir de 102 Torr à 109 Torr. calibration jauge à ionisation est très sensible à la géométrie de construction, la composition chimique des gaz à mesurer, la corrosion et les dépôts de surface. Leur calibration peut être invalidé par l'activation à la pression atmosphérique ou sous vide faible. La composition du gaz à haute aspirateurs seront généralement imprévisible, un spectromètre de masse doit être utilisé dans conjointement avec la jauge à ionisation pour la mesure précise.
cathode chaude
Bayard-Alpert chaude jauge à ionisation à cathode
Une jauge d'ionisation à cathode chaude est principalement composé de trois électrodes, tous agissant comme une triode, où la cathode est le filament. Les trois électrodes sont un collecteur ou une plaque, un filament, et une grille. Le courant de collecteur est mesurée dans picoamps par un électromètre. La tension de filament à la terre est généralement à un potentiel de 30 volts alors que la tension du réseau au 180210 volts DC, à moins qu'il n'existe une fonction d'électrons option bombardement, par chauffage de la grille qui peut avoir un potentiel élevé d'environ 565 volts. La jauge d'ions les plus courants est la cathode chaude jauge Bayard-Alpert, avec un collecteur d'ions petite intérieur de la grille. Une enveloppe de verre avec une ouverture pour le vide peut entourent les électrodes, mais généralement la jauge de Nude est inséré dans la chambre à vide directement, les quilles étant alimentée par une plaque de céramique dans le mur de la chambre. jauges à cathode chaude peut être endommagé ou de perdre leur calibrage si elles sont exposées à la pression atmosphérique ou sous vide, même à faible pendant qu'il est chaud. Les mesures d'une jauge à ionisation à cathode chaude sont toujours logarithmique.
Electrons émise par le filament se déplacer plusieurs fois en avant et en arrière des mouvements autour de la grille avant de finalement entrer dans la grille. Au cours de ces mouvements, certains électrons entrent en collision avec une molécule gazeuse pour former une paire d'ions et d'électrons (ionisation électronique). Le nombre de ces ions est proportionnelle à la densité des molécules gazeuses, multiplié par le courant d'électrons émis par le filament, et ces ions verser dans le collecteur pour former un courant ionique. Comme la densité molécule gazeuse est proportionnelle à la pression, la pression est estimée en mesurant le courant ionique.
L' sensibilité à la pression basse de jauges à cathode chaude est limitée par l'effet photoélectrique. Les électrons frappant la grille de produire des rayons X qui produisent le bruit photoélectrique dans le collecteur d'ions. Ceci limite la gamme de plus les jauges à cathode chaude à 108 Torr et le Bayard-Alpert à environ 1010 Torr. fils supplémentaires au potentiel de cathode dans la ligne de visée entre le collecteur d'ions et la grille de prévenir cet effet. Dans le type d'extraction des ions ne sont pas attirés par un fil, mais par un cône ouvert. Comme les ions ne peuvent pas décider quelle partie du cône de frapper, ils passent par le trou et forme un faisceau d'ions. Cet ion faisceau peut être transmis à un
Faraday
détecteur de plaque à microcanaux présentant Faraday
analyseur de masse quadripolaire avec Faraday
Quadripolaire analyseur de masse avec plaque à microcanaux détecteur de cage de Faraday
objectif d'ions et la tension d'accélération et dirigé sur une cible pour former une pulvérisation des armes à feu. Dans ce cas, une vanne permet de gaz dans la grille-cage.
Voir aussi: ionisation électronique
à cathode froide
Il existe deux sous-types de jauges à ionisation à cathode froide: la jauge de Penning (inventé par Frans Michel Penning), et le magnétron inversé, également appelé une jauge Redhead. La différence majeure entre les deux est la position de l'anode par rapport à la cathode. Ni a un filament, et chacun peut exiger un potentiel continu d'environ 4 kV pour l'opération. magnétrons inversé peut mesurer jusqu'à 1x1012 Torr.
Ces jauges ne peut pas fonctionner si les ions générés par la cathode se recombinent avant d'atteindre les anodes. Si le parcours moyen-libre du gaz dans le gabarit est plus petit que les dimensions de la jauge, puis le courant d'électrode sera essentiellement disparaître. Une pratique de la limite supérieure à la pression détectable est, pour une jauge de Penning, de l'ordre de 103 Torr.
De même, les jauges à cathode froide peuvent être réticents à lancer à très basse pression, en ce que la quasi-absence d'un gaz, il est difficile de établir un courant d'électrode - en particulier dans les jauges Penning qui utilisent un champ magnétique à symétrie axiale de créer longueurs de trajet pour les ions qui sont de l'ordre de mètres. Dans l'air ambiant appropriés paires d'ions sont omniprésents formé par le rayonnement cosmique, en un Penning caractéristiques de conception de calibre sont utilisées pour faciliter la mise en place d'une voie de décharge. Par exemple, l'électrode d'une jauge de Penning est habituellement finement biseauté pour faciliter l'émission de champ des électrons.
Maintenance des cycles de jauges à cathode froide est généralement mesurée en années, selon le type de gaz et la pression qu'ils sont exploités en utilisant une jauge à cathode froide dans les gaz d'importants composants organiques, tels que des fractions d'huile de la pompe, peut entraîner la croissance de couches de carbone délicate et éclats dans le gabarit qui a finalement soit court-circuiter les électrodes de la jauge, ou d'entraver la production d'une voie de décharge.
D'étalonnage
manomètres sont soit directe ou indirecte de la lecture. Hydrostatique et les jauges de pression élastique mesure sont directement influencées par la force exercée sur la surface par un flux de particules incidentes, et sont appelés jauges à lecture directe. jauges à ionisation thermique et de lire la pression indirectement par la mesure d'une propriété de gaz que les changements d'une manière prévisible avec la densité du gaz. Les mesures indirectes sont sensibles à plus d'erreurs que des mesures directes.
Poids à vide testeur
McLeod
spec + ionisation
Dynamic transitoires
Lorsque les flux de fluides ne sont pas en équilibre, les pressions locales peuvent être plus ou moins à la pression moyenne dans un milieu. Ces perturbations se propagent à partir de leur source, les variations de pression longitudinale le long du chemin de propagation. C'est ce qu'on appelle son. La pression acoustique est la instantanée écart de pression locale de la pression moyenne causés par une onde sonore. de pression acoustique peut être mesurée à l'aide d'un microphone dans l'air et un hydrophone dans l'eau. La pression effective de son est la racine carrée moyenne de la pression acoustique instantanée sur un intervalle de temps donné. Les pressions acoustiques sont généralement petites et sont souvent exprimés en unités de microbar.
réponse en fréquence de capteurs de pression
résonance
Histoire
En savoir plus: Chronologie de la technologie de mesure de la température et la pression
Européenne (CEN) Standard
EN 472: Manomètre - Vocabulaire.
EN 837-1: manomètres. Manomètre à tube. Dimensions, métrologie, les exigences et essais.
EN 837-2: manomètres. Recommandations pour le choix et l'installation des manomètres.
EN 837-3: manomètres. Membrane et la capsule manomètres. Dimensions, métrologie, les exigences et les tests ..
Voir aussi
Dynamomètre
Piezometer
technique du vide
Liens externes
Home Made Manomètre
Manomètre
Références
NIST ^
[^ Était: «fluidengineering.co.nr / Manometer.htm". Au 1 / 2010 qui m'a pris de mauvais lien. Types de fluide Manomètres]
Techniques ^ de vide poussé
Thomas Beckwith ^, G.; Roy D. Marangoni et V John H. Lienhard (1993). "Mesure des basses pressions". Les mesures mécaniques (cinquième éd.). MA lecture,: Addison-Wesley. p. 591595. ISBN 0-201-56947-7.
brochure du produit de ^ Schoonover, Inc
^ VG Scienta
Robert ^ M. Besanon, éd (1990). "Techniques vide" (3e édition ed.). Van Nostrand Reinhold, New York. p. 12781284. ISBN 0-442-00522-9.
Wikimedia Commons propose des documents multimédia libres sur Manomètre
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