Czujniki ciśnienia absolutnego pozwalają na wykonywanie niezwykle precyzyjnych pomiarów, które są wolne od wpływu otoczenia m.in. warunków pogodowych czy wysokości nad poziomem morza. Jak działają? W jakich obszarach przemysłu są stosowane? Na te pytania odpowiadamy w poniższym artykule.
Przetworniki ciśnienia, często określane jako czujniki ciśnienia, są przeznaczone do ciągłego pomiaru ciśnienia gazów i cieczy w przemyśle. Wraz z szybkim rozwojem technologii, te urządzenia również ewoluowały. Do niedawna, najczęściej stosowane były przetworniki ciśnienia działające w oparciu o technologie pojemnościowe i piezorezystancyjne. Obecnie, coraz popularniejsze stają się tzw. inteligentne przetworniki ciśnienia oparte na mikroprocesorach. Wśród niż wymienić można czujniki ciśnienia absolutnego.
Przetwornik ciśnienia przeznaczony do pomiaru ciśnienia względnego i bezwzględnego JUMO MIDAS S05
Ciśnienie absolutne otrzymuje się dzięki pomiarowi ciśnienia docelowego w stosunku do znanego ciśnienia próżni absolutnej. Można to porównać do pomiaru temperatury w Kelwinach, gdzie najniższą możliwą temperaturą jest 0°K.
Dzięki temu, że punktem odniesienia jest próżnia, wszystkie pomiary dadzą wartość większą niż określone przez nią absolutne minimum. Jest to niezbędne do dokładnych pomiarów, ze względu na prawo Boyla, które mówi, że ciśnienie gazu jest odwrotnie proporcjonalne do jego objętości w stałej temperaturze. Dlatego też wszystko inne niż doskonała próżnia spowoduje, że wartość pomiarów czujnika ciśnienia absolutnego będzie się zmieniać w zależności od temperatury.
Jednakże, osiągnięcie idealnej próżni nie jest proste, szczególnie gdy cena czujnika ma być przystępna. W związku z tym, przetworniki ciśnienia przeważnie mają jej przybliżoną wartość, zwykle w zakresie 35 mikrobarów (0,0005 PSI).
Ciśnienie względne i bezwzględne opierają się na różnych zasadach pomiaru
Większość czujników ciśnienia mierzy tę wartość na podstawie deformacji membrany. Jeśli z jednej strony jest ona narażona na działanie ciśnienia procesowego, a z drugiej strony odpowietrzona, odkształcenie zmniejsza się o wielkość ciśnienia otoczenia. Ciśnienie względne jest więc różnicą pomiędzy ciśnieniem procesowym a ciśnieniem atmosferycznym.
Czujniki ciśnienia absolutnego mają inną budowę – strona przetwornika, która nie ma kontaktu z medium, znajduje się w trwale uszczelnionej komorze próżni absolutnej. W związku z tym, na odkształcenie membrany nie wpływa ciśnienie atmosferyczne – wykorzystuje ona próżnię jako punkt odniesienia.
Podsumowując, główna różnica między pomiarem ciśnienia względnego i bezwzględnego tkwi w punkcie zerowym skali, czyli wprowadzanej wartości ciśnienia wzorcowego. Pomiar ciśnienia bezwzględnego odbywa się w stosunku do próżni absolutnej, zaś pomiar ciśnienia względnego w stosunku do aktualnego ciśnienia otoczenia.
We wnętrzu czujników ciśnienia absolutnego wytwarzana jest próżnia, a następnie są one uszczelniane hermetycznie. Dzięki temu na wynik pomiaru ciśnienia nie wpływają czynniki zewnętrzne, takie jak aktualna pogoda czy wysokość nad poziomem morza, na jakiej znajduje się urządzenie. Dzięki temu idealnie sprawdzają się w zastosowaniach m.in. lotniczych i meteorologicznych.
Schemat czujnika ciśnienia bezwzględnego
Czujniki ciśnienia absolutnego stosowane są najczęściej w pomiarach barometrycznych dla pogody w wysokościomierzach – miernikach wysokości nad poziomem morza.
Czujnik ciśnienia bezwzględnego (MAP sensor) wykorzystywany jest również przez pojazdy z silnikami benzynowymi i wysokoprężnymi, mierząc ciśnienie w kolektorze dolotowym silnika. Elektroniczna jednostka sterująca silnika (ECU) wykorzystuje te informacje do określenia optymalnego spalania mieszanki paliwowo-powietrznej oraz czasu zapłonu.
W zastosowaniach przemysłowych często konieczne jest wytworzenie częściowej próżni. Tak jest w przypadku pakowania żywności, gdzie ciśnienie resztkowe (resztki tlenu pozostałe w opakowaniu) decyduje o trwałości produktów. Czujnik ciśnienia absolutnego może zapewnić, że ciśnienie w każdym opakowaniu jest takie samo.
Czujniki ciśnienia absolutnego są stosowane również w m.in.:
laboratoriach naukowych
w przemyśle lotniczym
w przemyśle medycznym – pakowanie produktów medycznych w sterylnym środowisku, by zapobiec dostawaniu się bakterii.
w przemyśle chemicznym
w przemyśle rafineryjnym, naftowym i gazowym
w przemyśle farmaceutycznym
Pakowanie próżniowe żywności - jedno z zastosowań czujników ciśnienia absolutnego
W naszej ofercie posiadamy różne przetworniki ciśnienia dedykowane do pomiarów ciśnienia względnego i bezwzględnego, m.in.:
Przetwornik ciśnienia absolutnego z interfejsem IO-Link JUMO dTRANS p35
Przetwornik ciśnienia procesowego do stref zagrożonych wybuchem JUMO dTRANS p20
