1. Introduction
La pression est une quantité physique fondamentale représentant la force exercée par un fluide (liquide ou gaz) par unité de zone. La compréhension et la mesure avec précision de la pression sont essentielles à travers la science, l'ingénierie, la médecine et l'industrie. L'une des formes les plus courantes de mesure de la pression est pression de mesure.
Pression de mesure est la pression mesurée par rapport à la pression atmosphérique locale. Contrairement à la pression absolue, il ne tient pas compte de la composante atmosphérique. Cet article explore le concept de pression de jauge en détail, le comparant à d'autres types de pression, expliquant comment il est mesuré et mettant en évidence son importance dans les applications du monde réel.
2. Qu'est-ce que la pression de jauge?
Pression de mesure (Pg) est la pression mesurée par rapport à la pression atmosphérique ambiante. C'est la référence de pression la plus couramment utilisée dans la vie quotidienne et les contextes industriels car il reflète la pression en excès de pression atmosphérique (ou en dessous).
2.1 Expression mathématique
La pression de jauge est définie par la formule:
Pgauge = pabsolute-patmosphérique
Où:
- Pgauge = pression de jauge
- Pabsolute = pression absolue
- Patmosphérique = pression atmosphérique (généralement ~ 101,325 kPa au niveau de la mer)
La pression de jauge peut être positive ou négative:
- Pression de jauge positive: Au-dessus de la pression atmosphérique
- Pression de jauge négative (jauge à vide): En dessous de la pression atmosphérique
3. Unités de pression de jauge
La pression de jauge est exprimée dans les mêmes unités que la pression absolue, avec la distinction qu'il exclut la pression atmosphérique:
- Pascals (PA) et Kilopascals (KPA)
- Livres par pouce carré (psig)
- Bar (jauge) ou mbar
- Kilogramme-force par centimètre carré (kgf / cm²)
Exemple: un pneu de voiture peut être gonflé pour 35 psig, ce qui signifie qu'il est à 35 psi au-dessus de la pression atmosphérique.
4. Pression de jauge par rapport à la pression absolue et différentielle
Il est essentiel de comprendre les différences entre les types de pression pour sélectionner le bon capteur et interpréter correctement les mesures.
| Taper | Point de référence | Cas d'utilisation typiques |
|---|---|---|
| Pression de mesure | Atmosphère ambiante | Pression des pneus, alimentation en eau, machines industrielles |
| Pression absolue | Vide parfait | Applications scientifiques, mesure d'altitude |
| Pression différentielle | Un autre point de pression | Flux, colmatage de filtre, systèmes de CVC |
Par exemple, si la pression atmosphérique est de 101,325 kPa et qu'un réservoir indique une pression absolue de 150 kPa, sa pression de jauge est:
Pgauge = 150−101,325 = 48,675 kpa
5. Comment la pression d'évaluation est mesurée
Capteurs de pression de la calibre 5.1
Les capteurs de pression de jauge utilisent généralement un diaphragme ventilé. Un côté du diaphragme est exposé au milieu (fluide / gaz), tandis que l'autre côté est ouvert à la pression atmosphérique, permettant au capteur d'ignorer la pression atmosphérique et de ne mesurer que le différentiel.
5.2 Technologies de capteurs
Les types courants de capteurs de pression de jauge comprennent:
- Capteurs piézorésistifs: Changement de résistance électrique avec déformation du diaphragme.
- Capteurs capacitifs: Changement de capacité entre les plaques de diaphragme.
- Capteurs de jauge de tension: Déformation mécanique convertie en signal électrique.
- Capteurs piézoélectriques: Tension générée par la contrainte induite par la pression.
- Bourdon Tube: Capteur analogique mécanique pour les indicateurs de cadran.
5.3 Étalonnage
Les capteurs de pression de jauge sont calibrés en usine avec l'hypothèse que la pression atmosphérique = 0 référence. L'étalonnage est essentiel pour les lectures précises, en particulier dans les applications sensibles comme les dispositifs médicaux ou les doses chimiques.
6. Pourquoi utiliser la pression de jauge?
La pression de jauge est très pratique et pertinente dans les systèmes quotidiens et industriels car il reflète directement la pression au-dessus ou en dessous de l'ambiance- Ce qui est souvent important du point de vue de la sécurité et de la fonctionnalité.
6.1 Facilité d'interprétation
Il est plus facile de comprendre si un système est sur-pression ou sous-pression par rapport à l'atmosphère, ce qui aide:
- Empêcher la surinflation des pneus
- Évitez la surpression dans les navires
- Surveiller les pipelines d'alimentation en eau
6.2 RETENCE
Les capteurs de pression de jauge sont généralement plus simples et moins chers que les capteurs absolus.
7. Applications de la pression de jauge
7.1 Industrie automobile
- Surveillance de la pression des pneus: Assure que les pneus ne sont pas trop ou sous-gonflés.
- Pression du système de carburant: Régule l'injection de carburant pour une combustion efficace.
- Freinage: Maintient la pression dans les lignes de frein hydrauliques.
7.2 Équipement industriel
- Chaudières et navires de pression: Surveillé pour la sécurité et la conformité réglementaire.
- Systèmes pneumatiques et hydrauliques: Nécessitent un contrôle précis de la pression.
- Pompes et compresseurs: Contrôle de rétroaction pour le maintien de la sortie cible.
7.3 Systèmes HVAC
- Surveillance de la pression du réfrigérant dans les unités de climatisation et de réfrigération.
- Réguler le flux d'air et la charge du système.
7.4 Dispositifs médicaux
- Moniteurs de pression artérielle: Capteurs basés sur la jauge pour la pression de la manchette.
- Ventilateurs: Assurer une bonne inflation pulmonaire avec une pression d'air contrôlée.
- Dispositifs d'aspiration: Utilisez une pression de jauge négative pour l'élimination du fluide.
7.5 Gestion de l'eau et des eaux usées
- Surveillance des pipelines: Empêche l'éclatement ou la cavitation.
- Contrôle de la pompe: Maintient les débits dans les gammes souhaitées.
7.6 aérospatial et marin
- Les systèmes de pressurisation dans les cabines et les systèmes de carburant reposent souvent sur des lectures de jauge pour les diagnostics embarqués.
8. Avantages et inconvénients de la pression de la jauge
8.1 Avantages
- Mesure directement la pression pertinente pour les utilisateurs ou les systèmes.
- Bon marché et largement disponible.
- Facile à utiliser et à interpréter.
- La plupart des manomètres, des indicateurs de cadran et des manomètres sont conçus de cette façon.
8.2 Inconvénients
- Pas précis pour les applications scientifiques ou de haute précision.
- Soumis à des changements de pression atmosphérique (par exemple, à différentes altitudes).
- Pas adapté aux mesures de référence sous vide ou absolues.
9. Pression de jauge dans les applications de vide
Alors que pression de jauge positive se réfère à la pression au-dessus de l'atmosphère, pression de jauge négative est important dans les systèmes à vide. Les manches à vide mesurent la pression atmosphérique en dessous du système.
- 0 psig = pression atmosphérique
- -15 psig = vide presque parfait (niveau de la mer)
Roues à vide communes
- Pas à vide du tube Bourdon
- Transducteurs de pression numérique
- Manomètres
10. Exemples du monde réel
10.1 Pression des pneus
Si une jauge de pneu de voiture lit 32 psi, cela signifie que la pression à l'intérieur du pneu est de 32 psi au-dessus de Pression atmosphérique (~ 14,7 psi). Alors le pression absolue à l'intérieur du pneu est à propos 46,7 psia.
10.2 Systèmes d'eau à domicile
La plupart des systèmes d'eau résidentiels sont sous pression à une jauge de 40 à 60 psi. Si la pression tombe en dessous de cette plage, cela peut entraîner de mauvaises performances ou des problèmes de plomberie.
10.3 outils aériens comprimés
Les systèmes d'air comprimé fonctionnent autour 90-120 psig, permettant d'outils tels que des clés à impact, des pulvérisateurs de peinture et des pistolets à ongles pour fonctionner correctement.
11. Critères de sélection pour les capteurs de pression de jauge
| Facteur | Importance |
|---|---|
| Plage de pression | Doit s'aligner sur les demandes d'application |
| Précision | Critique dans les utilisations médicales, scientifiques ou de haute précision |
| Temps de réponse | Important pour une surveillance en temps réel |
| Compatibilité des médias | Le capteur doit résister au contact avec du liquide ou du gaz |
| Sortie du signal | Analogique, numérique ou sans fil en fonction du système |
| Conditions environnementales | Doit gérer la température, l'humidité ou les vibrations |
12. Dispositifs de pression numérique et analogique
Dispositifs analogiques
- Rentable
- Facile à installer
- Lecture visuelle par cadran ou aiguille
Appareils numériques
- Haute précision
- Options de journalisation des données et de sortie
- Connectivité (Rs485, Bluetooth, etc.)
13. Normes et sécurité réglementaires
Les dispositifs de pression de jauge utilisés dans les systèmes industriels et critiques doivent être conformes aux normes internationales telles que:
- ASME BPVC (Code de la chaudière et des navires de pression)
- ISO 9001/17025: Étalonnage et assurance qualité
- Certification CE / UL: Sécurité et conformité en électronique
- Rohs / Reach: Compliance environnementale et santé
14. Tendances et technologies émergentes
14.1 Capteurs de pression intelligente
- Diagnostics intégrés
- Intégration du cloud via IoT
- Prédiction des défauts compatibles AI
14.2 Surveillance de la pression sans fil
- Remote installations in oil & gas, mining, and agriculture.
- Capteurs économes en énergie alimentés par des batteries ou une récolte d'énergie.
14.3 Capteurs de pression basés sur MEMS
- Les systèmes micro-électro-mécaniques permettent une miniaturisation.
- Utilisé dans les smartphones, les trackers de fitness et les dispositifs médicaux portables.
15. Conclusion
La pression de jauge est une méthode de référence de pression pratique et largement utilisée dans la vie quotidienne et dans plusieurs industries. Il est simple de comprendre et d'interpréter, et il s'aligne bien avec la plupart des cas d'utilisation du monde réel où la pression par rapport aux conditions ambiantes est le plus importante.
Malgré sa simplicité, la sélection du capteur de pression de jauge droite nécessite toujours une bonne compréhension de l'application, des conditions environnementales et des exigences du système. Dans les systèmes d'ingénierie modernes, les capteurs de pression de jauge sont de plus en plus intégrés dans les réseaux numériques et sans fil, contribuant à des opérations plus intelligentes, plus sûres et plus efficaces.
