1。はじめに
圧力は、単位面積あたりの流体（液体またはガス）によって及ぼす力を表す基本的な物理量です。圧力を理解し、正確に測定することは、科学、工学、医学、産業全体で重要です。圧力測定の最も一般的な形態の1つは ゲージ圧力。
ゲージ圧力 局所的な大気圧に対して測定される圧力です。絶対圧力とは異なり、大気成分を考慮していません。この記事では、ゲージ圧力の概念を詳細に調査し、他の種類の圧力と比較し、測定方法を説明し、実際のアプリケーションにおけるその重要性を強調します。
2。ゲージ圧力とは？
ゲージ圧力 （PG）は測定された圧力です 周囲大気圧に比べて。これは、日常生活や産業の文脈で最も一般的に使用される圧力の基準です。これは、過剰（または以下）の大気圧にどれだけの圧力があるかを反映しているためです。
2.1数学的表現
ゲージ圧力は、式で定義されます。
pgage = pabsolute -patmospheric
どこ：
- Pgauge =ゲージ圧力
- pabsolute =絶対圧力
- patmospheric =大気圧（通常、海面で〜101.325 kpa）
ゲージ圧力は正または負になる可能性があります：
- 正のゲージ圧力：大気圧の上
- 負のゲージ圧力（真空ゲージ）：大気圧の下
3。ゲージ圧力単位
ゲージ圧力は、絶対圧力と同じ単位で表され、大気圧を除外するという区別があります。
- パスカル（PA） そして キロパスカル（KPA）
- 平方インチあたりのポンド（PSIG）
- バー（ゲージ） または mbar
- 平方センチあたりキログラムフォース（kgf/cm²）
例：車のタイヤが膨らむ可能性があります 35 psig、つまり、大気圧の上に35 psiです。
4.ゲージ圧力対絶対的および差圧圧力
圧力タイプの違いを理解することは、適切なセンサーを選択し、測定値を正しく解釈するために不可欠です。
| タイプ | 基準点 | 典型的なユースケース |
|---|---|---|
| ゲージ圧力 | 周囲の雰囲気 | タイヤの圧力、給水、産業機械 |
| 絶対圧力 | 完璧な真空 | 科学的アプリケーション、高度測定 |
| 差圧 | 別のプレッシャーポイント | フロー、フィルター詰まり、HVACシステム |
たとえば、大気圧が101.325 kPaで、タンクが150 kPaの絶対圧力を読み取る場合、そのゲージ圧力は次のとおりです。
pgage = 150-101.325 = 48.675kpa
5.ゲージ圧力の測定方法
5.1ゲージ圧力センサー
通常、ゲージ圧力センサーは使用します 換気ダイアフラム。ダイアフラムの片側は培地（流体/ガス）にさらされますが、反対側は大気圧に開かれているため、センサーは大気圧を無視し、微分を測定することのみを可能にします。
5.2センサーテクノロジー
一般的なタイプのゲージ圧力センサーは次のとおりです。
- ピエゾレスセンサー：ダイアフラムの変形による電気抵抗の変化。
- 容量性センサー：ダイアフラムプレート間の静電容量の変化。
- ひずみゲージセンサー：電気信号に変換された機械的ひずみ。
- 圧電センサー：圧力による応力から生成された電圧。
- Bourdonチューブ：ダイヤルインジケーター用のメカニカルアナログセンサー。
5.3 較正
ゲージ圧力センサーは、大気圧力= 0の参照= 0という仮定で工場の校正されています。キャリブレーションは、特に医療機器や化学物質の投与などの繊細なアプリケーションでは、正確な測定値に不可欠です。
6.なぜゲージ圧力を使用するのですか？
ゲージ圧力は非常に実用的であり、日常システムや産業システムでは圧力を直接反映しているため、関連性があります。 周囲の上または下 - 安全性と機能性の観点から重要なことがよくあります。
6.1解釈の容易さ
システムが大気と比較して過剰に圧力をかけているのか、圧力不足しているのかを理解する方が簡単です。
- タイヤの過剰膨張を防ぎます
- 船舶の過圧は避けてください
- 給水パイプラインを監視します
6.2費用効率
ゲージ圧力センサーは、一般に絶対センサーよりもシンプルで安価です。
7。ゲージ圧力の適用
7.1自動車産業
- タイヤの圧力監視：タイヤが過度に膨らんだり、膨らんだりしていないことを保証します。
- 燃料システムの圧力：効率的な燃焼のために燃料噴射を調節します。
- ブレーキシステム：油圧ブレーキラインの圧力を維持します。
7.2産業機器
- ボイラーと圧力容器：安全および規制のコンプライアンスについて監視されています。
- 空気圧および油圧システム：正確な圧力制御が必要です。
- ポンプとコンプレッサー：ターゲット出力を維持するためのフィードバック制御。
7.3 HVACシステム
- エアコンと冷蔵ユニットの冷媒圧力の監視。
- 気流とシステムの負荷を調整します。
7.4医療機器
- 血圧モニター：カフ圧のためのゲージベースのセンサー。
- 人工呼吸器：制御された空気圧で適切な肺インフレを確保します。
- 吸引装置：流体除去には負のゲージ圧力を使用します。
7.5水と廃水管理
- パイプライン監視：破裂やキャビテーションを防ぎます。
- ポンプ制御：希望の範囲内に流量を保持します。
7.6航空宇宙と海洋
- キャビンと燃料システムの加圧システムは、多くの場合、オンボード診断のための測定値に依存しています。
8。ゲージ圧力の利点と短所
8.1利点
- ユーザーまたはシステムに関連する圧力を直接測定します。
- 安価で広く利用可能です。
- 使いやすく解釈しやすい。
- ほとんどの圧力ゲージ、ダイヤルインジケーター、およびマノメーターがこのように設計されています。
8.2短所
- 科学的または高精度アプリケーションでは正確ではありません。
- 大気圧の変化（例：異なる高度で）の対象となります。
- 真空または絶対参照測定には適していません。
9。真空アプリケーションのゲージ圧力
その間 正のゲージ圧力 圧力を指します 大気上、 負のゲージ圧力 真空システムで重要です。真空ゲージは、システムが動作している大気圧以下の量を測定します。
- 0 psig =大気圧
- -15 psig =ほぼ完璧な真空（海面）
一般的な真空ゲージ
- Bourdonチューブ真空ゲージ
- デジタル圧力トランスデューサ
- マノメートル
10。実世界の例
10.1タイヤの圧力
車のタイヤゲージが読み取られた場合 32 psi、それはタイヤ内の圧力が32 psiであることを意味します その上 大気圧（〜14.7 psi）。だから 絶対圧力 タイヤの中は約です 46.7 psia。
10.2ホームウォーターシステム
ほとんどの住宅用水システムは、40〜60 PSIゲージに加圧されています。圧力がこの範囲を下回ると、パフォーマンスや配管の問題が低下する可能性があります。
10.3圧縮空気ツール
圧縮空気システムは周りで動作します 90-120 PSIG、衝撃レンチ、塗装噴霧器、ネイルガンなどのツールを適切に機能させることができます。
11。ゲージ圧力センサーの選択基準
| 要素 | 重要性 |
|---|---|
| 圧力範囲 | アプリケーションの要求に合わせなければなりません |
| 正確さ | 医療、科学、または高精度の使用において重要です |
| 応答時間 | リアルタイム監視に重要です |
| メディアの互換性 | センサーは、液体またはガスとの接触に耐える必要があります |
| 信号出力 | システムに応じて、アナログ、デジタル、またはワイヤレス |
| 環境条件 | 温度、湿度、または振動を処理する必要があります |
12。デジタル対アナログゲージ圧力デバイス
アナログデバイス
- 費用対効果
- 簡単にインストールできます
- ダイヤルまたは針を介した視覚的読み取り
デジタルデバイス
- 高精度
- データロギングと出力オプション
- 接続（RS485、Bluetoothなど）
13。規制基準と安全
産業および安全性の高いシステムで使用されるゲージ圧力装置は、次のような国際基準に準拠する必要があります。
- ASME BPVC（ボイラーと圧力容器コード）
- ISO 9001/17025：キャリブレーションと品質保証
- CE/UL認定：電子機器の安全性とコンプライアンス
- ROHS / REACH：環境と健康のコンプライアンス
14。新たな傾向と技術
14.1スマート圧力センサー
- 組み込み診断
- IoT経由のクラウド統合
- AI対応障害予測
14.2ワイヤレス圧力監視
- Remote installations in oil & gas, mining, and agriculture.
- バッテリーまたはエネルギー収穫を搭載したエネルギー効率の高いセンサー。
14.3 MEMSベースの圧力センサー
- マイクロエレクトロメカニカルシステムは、小型化を可能にします。
- スマートフォン、フィットネストラッカー、ウェアラブル医療機器で使用されます。
15。結論
ゲージ圧力は、日常生活や複数の業界で実用的で広く使用されている圧力参照法です。理解して解釈するのは簡単であり、周囲の状態と比較して圧力が最も重要なほとんどの現実世界のユースケースとよく一致しています。
その単純さにもかかわらず、適切なゲージ圧力センサーを選択するには、アプリケーション、環境条件、およびシステムの要件を十分に理解する必要があります。最新のエンジニアリングシステムでは、ゲージ圧力センサーがデジタルおよびワイヤレスネットワークにますます統合されており、よりスマートでより安全な、より効率的な操作に貢献しています。
