Przetwornik ciśnienia absolutnego – przyszłość pomiaru ciśnienia?

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.

Ciśnienie absolutne – zasada pomiaru

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 – różnice

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.

Działanie czujników ciśnienia absolutnego

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.

Czujnik ciśnienia absolutnego – typy zastosowań przemysłowych

Meteorologia

Czujniki ciśnienia absolutnego stosowane są najczęściej w pomiarach barometrycznych dla pogody w wysokościomierzach – miernikach wysokości nad poziomem morza.

Branża automotive

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.

Branża spożywcza

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.

Inne zastosowania przemysłowe

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

Przetworniki ciśnienia absolutnego JUMO

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