Сұйықтардың бетке түсіретін күшінің талдауы

Кіріспе

Сұйықтың бетке әсер ететін күшін талдау

Қысымды өлшеу – сұйықтың (сұйық немесе газ) бетке әсер ететін күшін өлшеу. Қысым әдетте бірлік бет ауданына шаққандағы күш бірліктерінде өлшенеді. Қысым мен вакуумды өлшеу үшін көптеген әдістер әзірленді. Қысымды механикалық түрде өлшеу және көрсету үшін қолданылатын құралдар қысымөлшегіш, вакуумөлшегіш немесе қосымша өлшегіш (вакуум және қысым) деп аталады. Көп қолданылатын Бурдон өлшегіші – механикалық құрылғы, ол қысымды өлшеумен қатар көрсетеді және, мүмкін, ең танымал өлшегіш түрі. Вакуумөлшегіш атмосфералық қысымнан төмен қысымды өлшеу үшін қолданылады, онда атмосфералық қысым нөлдік нүкте ретінде қабылданады және теріс мәндермен көрсетіледі (мысалы, -1 бар немесе -760 мм рт.ст. толық вакуумға тең). Көптеген өлшегіштер қысымды атмосфералық қысымға қатысты өлшейді, сондықтан мұндай көрсеткіш "өлшегіш қысым" деп аталады. Дегенмен, толық вакуумнан жоғары кез келген қысым техникалық тұрғыдан қысымның бір түрі болып табылады. Өте төмен қысымды өлшеу үшін нөлдік нүкте ретінде толық вакуумды пайдаланатын өлшегіш қолданылуы керек, ол қысымды абсолюттік қысым ретінде көрсетеді. Қысымды өлшеудің басқа әдістеріне алыстан көрсеткішке немесе басқару жүйесіне (телеметрия) қысымды жібере алатын сенсорлар кіреді.

Абсолюттік, өлшегіш және дифференциалдық қысымдар нөлдік бағдар

Күнделікті қысымды өлшеулер, мысалы, көлік дөңгелектерінің қысымы, әдетте қоршаған ортаның ауа қысымына қатысты жасалады. Басқа жағдайларда өлшеулер вакуумға немесе басқа белгілі бір эталонға қатысты жүргізіледі. Бұл нөлдік эталонды ажырату үшін келесі терминдер қолданылады: Абсолюттік қысым – нақты вакуумға қатысты нөлге сілтемеленеді, абсолюттік шкала қолданылады, сондықтан ол өлшегіш қысымға атмосфералық қысымды қосумен тең. Абсолюттік қысым датчиктері тұрақты эталонды қажет ететін қолдануларда қолданылады, мысалы, вакуумдық сорғыларды бақылау, сұйық қысымын өлшеу, өнеркәсіптік қаптама, өнеркәсіптік процестерді басқару және авиациялық инспекция сияқты жоғары өнімді өнеркәсіптік қолданулар. Өлшегіш қысым – қоршаған ортаның ауа қысымына қатысты нөлге сілтемеленеді, сондықтан ол абсолюттік қысымнан атмосфералық қысымды азайтумен тең. Шина қысымын өлшеу – өлшегіш қысымды өлшеудің мысалы; егер ол нөлді көрсетсе, онда өлшенетін қысым қоршаған ортаның қысымымен бірдей болады. 50 барға дейінгі өлшеуге арналған көптеген датчиктер осылай жасалады, әйтпесе атмосфералық қысымдың өзгеруі (ауа райы) өлшеу нәтижесіндегі қате ретінде көрінеді. Дифференциалдық қысым – екі нүкте арасындағы қысымның айырмасы. Дифференциалдық қысым датчиктері көптеген қасиеттерді өлшеу үшін қолданылады, мысалы, май немесе ауа сүзгілері арқылы қысымның төмендеуі, сұйық деңгейлері (сүйықтың үстіндегі және астындағы қысымды салыстыру арқылы) немесе ағын жылдамдығы (шектеу арқылы қысымның өзгеруін өлшеу арқылы). Техникалық тұрғыдан алғанда, көптеген қысым датчиктері дифференциалдық қысым датчиктері болып табылады; мысалы, өлшегіш қысым датчигі – дифференциалдық қысым датчигі, оның бір жағы қоршаған атмосфераға ашық. DP ұясы – екі кіріс арасындағы қысым айырмасын өлшейтін құрылғы. Қолданылатын нөлдік эталон әдетте контекст бойынша түсініледі және бұл сөздер нақтылау қажет болған жағдайларда ғана қосылады. Түйін қысымы мен қан қысымы – конвенция бойынша өлшегіш қысымдар, ал атмосфералық қысымдар, терең вакуумдық қысымдар және биіктік өлшегіш қысымдар абсолюттік болуы керек. Жұмыс сұйықтықтары үшін, егер сұйықтық жабық жүйеде болса, өлшегіш қысымды өлшеу басым. Жүйеге қосылған қысым аспаптары ағымдағы атмосфералық қысымға қатысты қысымды көрсетеді. Экстремалды вакуумдық қысымдар өлшенгенде жағдай өзгереді, содан кейін абсолюттік қысымдар көбінесе қолданылады және қолданылатын өлшеу құралдары өзгеше болады. Дифференциалдық қысымдар өнеркәсіптік процестер жүйелерінде жиі қолданылады. Дифференциалдық қысым өлшегіштерінде екі кіріс порты бар, олардың әрқайсысы қысымын бақылауға болатын көлемдердің біріне қосылған. Іс жүзінде, мұндай өлшегіш механикалық тәсілдермен математикалық амалдарды орындайды, оператордың немесе басқару жүйесінің екі бөлек өлшегішті бақылап, көрсеткіштердің айырмашылығын анықтау қажеттілігін жояды. Орташа вакуумдық қысымның көрсеткіштері дұрыс контекстсіз түсініксіз болуы мүмкін, өйткені олар абсолюттік қысымды немесе минус белгісіз өлшегіш қысымды білдіруі мүмкін. Осылайша, 26 inHg вакуум 4 inHg абсолюттік қысымға тең, ол 30 inHg (типік атмосфералық қысым) - 26 inHg (өлшегіш қысым) деп есептеледі. Атмосфералық қысым әдетте теңіз деңгейінде 100 кПа шамасында болады, бірақ биіктікке және ауа райына байланысты өзгереді. Егер сұйықтықтың абсолюттік қысымы тұрақты болса, сол сұйықтықтың өлшегіш қысымы атмосфералық қысымның өзгеруімен өзгереді. Мысалы, көлік тауға көтерілгенде, атмосфералық қысым төмендегендіктен дөңгелектің (өлшегіш) қысымы көтеріледі. Түйіндегі абсолюттік қысым негізінен өзгермейді. Атмосфералық қысымды эталон ретінде пайдалану әдетте қысым бірлігінен кейін өлшегіш үшін "g" әрпімен белгіленеді, мысалы, 70 psig, бұл өлшенген қысым атмосфералық қысымнан кем екенін білдіреді. Өлшегіштің екі түрін анықтауға болады: ауа өткізгіш өлшегіш (vg) және жабық өлшегіш (sg). Мысалы, ауа өткізгіш қысымды таратушы сыртқы ауа қысымын ауа өткізгіштік сымы немесе құрылғының бүйіріндегі тесік арқылы қысымды өлшейтін диафрагманың теріс жағына шығаруға мүмкіндік береді, сондықтан ол әрқашан қоршаған ауаның барометрлік қысымына қатысты қысымды өлшейді. Осылайша, ауамен жабдықталған эталондық қысым сенсоры процесс қысымы қосылымы ауаға ашық ұсталғанда үнемі нөлдік қысымды көрсетуі керек. Жабық эталондық өлшегіш өте ұқсас, бірақ атмосфералық қысым диафрагманың теріс жағында жабылады. Бұл әдетте жоғары қысым диапазондарында, мысалы гидравликада қолданылады, онда атмосфералық қысымның өзгеруі оқудың дәлдігіне елеусіз әсер етеді, сондықтан ауа өткізу қажет емес. Бұл сонымен қатар кейбір өндірушілерге қысым жабдықтарының қауіпсіздігі үшін қосымша сақтандыру шарасы ретінде екіншілік қысымды ұстап тұруға мүмкіндік береді, егер негізгі қысымды өлшейтін диафрагманың жарылу қысымы асып кетсе. Жабық эталондық өлшегішті жасаудың тағы бір жолы бар, ол – сезіну диафрагмасының кері жағында жоғары вакуумды жабу. Содан кейін шығыс сигналы смещендіріледі, сондықтан қысым сенсоры атмосфералық қысымды өлшегенде нөлге жақын мән көрсетеді. Жабық эталондық қысым түрлендіргіші атмосфералық қысым әрқашан өзгеретіндіктен және бұл жағдайда эталон 1 барға бекітілгендіктен ешқашан нақты нөлді көрсетпейді. Абсолюттік қысым датчигін жасау үшін өндіруші сезіну диафрагмасының артында жоғары вакуумды жабады. Абсолюттік қысым таратушысының процесс қысымы қосылымы ауаға ашық болса, ол нақты барометрлік қысымды көрсетеді. Жабық қысым датчигі өлшегіш қысым датчигіне ұқсас, бірақ ол қысымды қоршаған атмосфералық қысымға қатысты емес, белгілі бір бекітілген қысымға қатысты өлшейді (ол орналасқан жеріне және ауа райына байланысты өзгереді).

Everyday pressure measurements, such as for vehicle tire pressure, are usually made relative to ambient air pressure. In other cases measurements are made relative to a vacuum or to some other specific reference. When distinguishing between these zero references, the following terms are used:
Absolute pressure is zero referenced against a perfect vacuum, using an absolute scale, so it is equal to gauge pressure plus atmospheric pressure. Absolute pressure sensors are used in applications where a constant reference is required, like for example, high performance industrial applications such as monitoring vacuum pumps, liquid pressure measurement, industrial packaging, industrial process control and aviation inspection. Gauge pressure is zero referenced against ambient air pressure, so it is equal to absolute pressure minus atmospheric pressure. A tire pressure gauge is an example of gauge pressure measurement; when it indicates zero, then the pressure it is measuring is the same as the ambient pressure. Most sensors for measuring up to 50 bar are manufactured in this way, since otherwise the atmospheric pressure fluctuation (weather) is reflected as an error in the measurement result. Differential pressure is the difference in pressure between two points. Differential pressure sensors are used to measure many properties, such as pressure drops across oil filters or air filters, fluid levels (by comparing the pressure above and below the liquid) or flow rates (by measuring the change in pressure across a restriction). Technically speaking, most pressure sensors are really differential pressure sensors; for example a gauge pressure sensor is merely a differential pressure sensor in which one side is open to the ambient atmosphere. A DP cell is a device that measures the differential pressure between two inputs. The zero reference in use is usually implied by context, and these words are added only when clarification is needed. Tire pressure and blood pressure are gauge pressures by convention, while atmospheric pressures, deep vacuum pressures, and altimeter pressures must be absolute. For most working fluids where a fluid exists in a closed system, gauge pressure measurement prevails. Pressure instruments connected to the system will indicate pressures relative to the current atmospheric pressure. The situation changes when extreme vacuum pressures are measured, then absolute pressures are typically used instead and measuring instruments used will be different. Differential pressures are commonly used in industrial process systems. Differential pressure gauges have two inlet ports, each connected to one of the volumes whose pressure is to be monitored. In effect, such a gauge performs the mathematical operation of subtraction through mechanical means, obviating the need for an operator or control system to watch two separate gauges and determine the difference in readings. Moderate vacuum pressure readings can be ambiguous without the proper context, as they may represent absolute pressure or gauge pressure without a negative sign. Thus a vacuum of 26 inHg gauge is equivalent to an absolute pressure of 4 inHg, calculated as 30 inHg (typical atmospheric pressure) − 26 inHg (gauge pressure). Atmospheric pressure is typically about 100 kPa at sea level, but is variable with altitude and weather. If the absolute pressure of a fluid stays constant, the gauge pressure of the same fluid will vary as atmospheric pressure changes. For example, when a car drives up a mountain, the (gauge) tire pressure goes up because atmospheric pressure goes down. The absolute pressure in the tire is essentially unchanged. Using atmospheric pressure as reference is usually signified by a "g" for gauge after the pressure unit, e. g. 70 psig, which means that the pressure measured is the total pressure minus atmospheric pressure. There are two types of gauge reference pressure: vented gauge (vg) and sealed gauge (sg). A vented gauge pressure transmitter, for example, allows the outside air pressure to be exposed to the negative side of the pressure sensing diaphragm, through a vented cable or a hole on the side of the device, so that it always measures the pressure referred to ambient barometric pressure. Thus a vented gauge reference pressure sensor should always read zero pressure when the process pressure connection is held open to the air. A sealed gauge reference is very similar, except that atmospheric pressure is sealed on the negative side of the diaphragm. This is usually adopted on high pressure ranges, such as hydraulics, where atmospheric pressure changes will have a negligible effect on the accuracy of the reading, so venting is not necessary. This also allows some manufacturers to provide secondary pressure containment as an extra precaution for pressure equipment safety if the burst pressure of the primary pressure sensing diaphragm is exceeded. There is another way of creating a sealed gauge reference, and this is to seal a high vacuum on the reverse side of the sensing diaphragm. Then the output signal is offset, so the pressure sensor reads close to zero when measuring atmospheric pressure. A sealed gauge reference pressure transducer will never read exactly zero because atmospheric pressure is always changing and the reference in this case is fixed at 1 bar. To produce an absolute pressure sensor, the manufacturer seals a high vacuum behind the sensing diaphragm. If the process pressure connection of an absolute pressure transmitter is open to the air, it will read the actual barometric pressure. A sealed pressure sensor is similar to a gauge pressure sensor except that it measures pressure relative to some fixed pressure rather than the ambient atmospheric pressure (which varies according to the location and the weather).

Тарих

Адамзат тарихының көп бөлігінде ауа сияқты газдардың қысымы назардан тыс қалдырылған, жоққа шығарылған немесе әдеттегідей деп есептелген. Бірақ б.з.д. 6 ғасырында грек философы Милеттен Анаксімен барлық нәрсе ауадан тұрады, ол тек қысым деңгейінің өзгеруі арқылы өзгеріп отырады деп мәлімдеді. Ол судың буланып, газға айналуын байқады және бұл тіпті қатты денелерге де қатысты деп ойлады. Көбірек конденсацияланған ауа суық, ауыр заттарға, ал кеңейтілген ауа жеңіл, ыстық заттарға айналды. Бұл газдың жылығанда тығыздығы төмендеп, салқындағанда тығыздығы артатын қасиетіне ұқсас еді. 17 ғасырда Эвангелиста Торричелли сынаппен тәжірибелер жүргізіп, ауаның бар-жоғын өлшеуге мүмкіндік алды. Ол бір жағынан жабық шыны түтікшені сынапқа толы ыдысқа батырып, жабық жағын көтеріп, ашық жағын судың ішінде қалдырды. Сынаптың салмағы оны төмен тартты, ал екінші жағында жартылай вакуум пайда болды. Бұл ауа/газдың массаға ие екенін және айналасындағы заттарға қысым түсіретінін оның сенімін растады. Бұрын, тіпті Галилей үшін де, ауа салмақсыз және вакуум күш береді деген кең таралған пікір болған, мысалы, сифондағыдай. Бұл жаңалық Торричеллидің мына қорытындыға келуіне көмектесті:

Бұл тәжірибе, Торричеллидің тәжірибесі деп аталатын, құжатталған алғашқы қысым өлшегіш құрал болды. Блез Паскаль одан да әрі барып, қайын сіңілісіне таудың әртүрлі биіктіктерінде тәжірибе жасауын тапсырды және атмосфера мұхитындағы тереңдікке түскен сайын қысымның артатынын анықтады.

Бірліктер

SI-де қысымның бірлігі паскаль (Па) болып табылады, ол бір шаршы метрге бір ньютонға тең (Н·м−2 немесе кг·м−1·с−2). Бұл арнайы атау 1971 жылы қосылды; оған дейін SI жүйесінде қысым Н·м−2 сияқты бірліктермен берілген. Егер нөлдік көрсеткіш көрсетілсе, ол бірліктің артында жақшада жазылады, мысалы, 101 кПа (abs). АҚШ және Канадада бұл бірлік әлі де кеңінен қолданылады, мысалы, дөңгелек қысымын өлшеу үшін. Psi бірлігіне қосымша әріп жазылуы мүмкін, ол өлшемнің нөлдік нүктесін көрсетеді: psia – абсолютті, psig – салыстырмалы, psid – дифференциалдық, бірақ NIST бұл тәжірибені ұсынбайды. Қысымды бір кезде манометрдегі сұйық бағанасын ығыстыру арқылы өлшегендіктен, қысымдар көбінесе белгілі бір сұйықтықтың тереңдігімен (мысалы, судың дюймі) көрсетіледі. Манометриялық өлшеулер қысым бас есептеулеріне қатысты. Манометрде қолданылатын ең көп таралған сұйықтықтар – сынап (Hg) және су; су улы емес және оңай қол жетімді, ал сынаптың жоғары тығыздығы берілген қысымды өлшеу үшін қысқа бағананы (және кішкентай манометрді) пайдалануға мүмкіндік береді. Суды манометр ретінде қолданған өлшегіштерде және өлшемдерде жиі «W.C.» деген аббревиатура немесе «су бағанасы» деген сөздер жазылады. Сұйықтықтың тығыздығы мен жергілікті гравитация жергілікті факторларға байланысты бір оқудан екіншісіне өзгеруі мүмкін, сондықтан сұйық бағанасының биіктігі қысымды дәл анықтамайды. Сондықтан «миллиметр сынап қанаты» немесе «дюйм сынап қанаты» өлшемдерін SI бірліктеріне айналдыруға болады, бірақ сұйықтықтың тығыздығы мен гравитацияның жергілікті факторларына назар аудару қажет. Температураның өзгеруі сұйықтықтың тығыздығын өзгертеді, ал орналасқан жері гравитацияға әсер етеді. Бұл манометриялық бірліктер енді артықшылық берілмесе де, көптеген салаларда кездеседі. Дүниежүзінің көп бөлігінде қан қысымы миллиметр сынап қанатымен (Torr-ға қараңыз) өлшенеді, орталық веналық қысым және өкпе қысымы сантиметр сумен, CPAP аппараттарында қолданылатындай, әлі де жиі кездеседі. Табиғи газ құбырларының қысымы «W.C.» сантиметрінде, яғни судың дюймімен өлшенеді. Су астындағы шолушылар манометриялық бірліктерді қолданады: қоршаған орта қысымы метрлік теңіз суының бірліктерімен (msw) өлшенеді, ол бір бардың оннан бір бөлігіне тең. msw және fsw – бұл шолушының қысымға ұшырауын өлшеуге қолданылатын стандартты бірліктер, олар декомпрессия кестелерінде қолданылады және пневмофатометрлер мен гипербариялық камерадағы қысым өлшегіштерді калибрлеу бірлігі болып табылады. msw және fsw нормальды атмосфералық қысымға қатысты өлшенеді. Вакуумдық жүйелерде торр (сынаптың миллиметрі), микрон (сынаптың микрометрі) және дюйм сынап қанаты (inHg) бірліктері ең көп қолданылады. Торр және микрон әдетте абсолютті қысымды, ал inHg әдетте салыстырмалы қысымды көрсетеді. Атмосфералық қысым әдетте гектопаскаль (hPa), килопаскаль (kPa), миллибар (mbar) немесе атмосфера (atm) арқылы беріледі. Американдық және канадтық инженерлік салаларында кернеу жиі киппен өлшенеді. Кернеу нағыз қысым емес, өйткені ол скалярлық шама емес. CGS жүйесінде қысымның бірлігі барий (ba) болды, ол 1 дин·см−2 тең. МТС жүйесінде қысымның бірлігі пиеза болды, ол бір шаршы метрге бір стен тең. Көптеген басқа гибридтік бірліктер де қолданылады, мысалы, ммHg/см2 немесе грамм күші/см2 (кейде кг/см2 күш бірліктерін дұрыс көрсетпей). Күш бірлігі ретінде килограмм, грамм, килограмм күші немесе грамм күші (немесе олардың белгілері) қолдануға тыйым салынған; SI жүйесінде күш бірлігі ньютон (Н) болып табылады.

The SI unit for pressure is the pascal (Pa), equal to one newton per square metre (N·m−2 or kg·m−1·s−2). This special name for the unit was added in 1971; before that, pressure in SI was expressed in units such as N·m−2. When indicated, the zero reference is stated in parentheses following the unit, for example 101 kPa (abs). The pound per square inch (psi) is still in widespread use in the US and Canada, for measuring, for instance, tire pressure. A letter is often appended to the psi unit to indicate the measurement's zero reference; psia for absolute, psig for gauge, psid for differential, although this practice is discouraged by the NIST. Because pressure was once commonly measured by its ability to displace a column of liquid in a manometer, pressures are often expressed as a depth of a particular fluid (e. g., inches of water). Manometric measurement is the subject of pressure head calculations. The most common choices for a manometer's fluid are mercury (Hg) and water; water is nontoxic and readily available, while mercury's density allows for a shorter column (and so a smaller manometer) to measure a given pressure. The abbreviation "W. C." or the words "water column" are often printed on gauges and measurements that use water for the manometer. Fluid density and local gravity can vary from one reading to another depending on local factors, so the height of a fluid column does not define pressure precisely. So measurements in "millimetres of mercury" or "inches of mercury" can be converted to SI units as long as attention is paid to the local factors of fluid density and gravity. Temperature fluctuations change the value of fluid density, while location can affect gravity. Although no longer preferred, these manometric units are still encountered in many fields. Blood pressure is measured in millimetres of mercury (see torr) in most of the world, central venous pressure and lung pressures in centimeters of water are still common, as in settings for CPAP machines. Natural gas pipeline pressures are measured in inches of water, expressed as "inches W. C."

Underwater divers use manometric units: the ambient pressure is measured in units of metres sea water (msw) which is defined as equal to one tenth of a bar. The msw and fsw are the conventional units for measurement of diver pressure exposure used in decompression tables and the unit of calibration for pneumofathometers and hyperbaric chamber pressure gauges. Both msw and fsw are measured relative to normal atmospheric pressure. In vacuum systems, the units torr (millimeter of mercury), micron (micrometer of mercury), and inch of mercury (inHg) are most commonly used. Torr and micron usually indicates an absolute pressure, while inHg usually indicates a gauge pressure. Atmospheric pressures are usually stated using hectopascal (hPa), kilopascal (kPa), millibar (mbar) or atmospheres (atm). In American and Canadian engineering, stress is often measured in kip. Stress is not a true pressure since it is not scalar. In the cgs system the unit of pressure was the barye (ba), equal to 1 dyn·cm−2. In the mts system, the unit of pressure was the pieze, equal to 1 sthene per square metre. Many other hybrid units are used such as mmHg/cm2 or grams force/cm2 (sometimes as kg/cm2 without properly identifying the force units). Using the names kilogram, gram, kilogram force, or gram force (or their symbols) as a unit of force is prohibited in SI; the unit of force in SI is the newton (N).

Статикалық және динамикалық қысым

Статикалық қысым барлық бағытта біркелкі, сондықтан қозғалмайтын (статикалық) сұйықтықта қысымды өлшеу бағытқа тәуелді емес. Алайда, ағын ағын бағытына перпендикуляр беттерге қосымша қысым түсіреді, ал ағын бағытына параллель беттерге тигізетін әсері аз. Қозғалмалы (динамикалық) сұйықтықтағы қысымның осы бағыттық компоненті динамикалық қысым деп аталады. Ағын бағытына қаратылған аспап статикалық және динамикалық қысымдардың қосындысын өлшейді; бұл өлшем жалпы қысым немесе тоқтау қысымы деп аталады. Динамикалық қысым статикалық қысымға қатысты есептелетін болғандықтан, ол ни относивтік, ни абсолютті емес – дифференциалдық қысым. Құбыр қабырғаларына түсетін жалғыз жүктемені анықтауда статикалық қысымның маңызы зор болса, ағын мөлшерін және жылдамдықты өлшеу үшін динамикалық қысым қолданылады. Динамикалық қысымды ағынға параллель және перпендикуляр орналасқан аспаптар арасындағы қысымның айырмасын өлшеу арқылы анықтауға болады. Мысалы, Пито-статикалық түтіктер ұшақтарда осы өлшеуді жүзеге асырып, жылдамдықты анықтайды. Өлшеу құралының болуы сөзсіз ағынды бұрып, турбуленттілік тудырады, сондықтан оның пішінінің дұрыстығына ерекше мән беру керек, ал калибрлеу қисықтары көбінесе сызықтық емес болады.

Құралдар

Қысым датчигі — газдар мен сұйықтықтардың қысымын өлшеуге арналған құрылғы. Қысым сенсорларын қысым түрлендіргіштері, қысым таратушылары, қысым жібергіштері, қысым көрсеткіштері, пьезометрлер және манометрлер деп те атауға болады. Қысым — сұйықтың кеңеюін тоқтату үшін қажетті күштің көрінісі және әдетте бірлік ауданына шаққандағы күш ретінде беріледі. Қысым датчигі әдетте түрлендіргіш ретінде жұмыс істейді, яғни оған түсетін қысымға пропорционал сигнал жасайды. Қысым датчиктері технологиясы, конструкциясы, өнімділігі, қолданылуы және құны жағынан үлкен айырмашылықтарға ие. Әлем бойынша 50-ден астам технологияны және кем дегенде 300 компанияны қамтитын қысым датчиктерін өндіруге болады деп есептеуге болады. Сондай-ақ, қысымның өте жоғары жылдамдықтағы өзгерістерін тіркеуге арналған динамикалық режимде өлшеуге мүмкіндік беретін қысым датчиктерінің бір тобы бар. Мұндай датчиктердің қолданылуының мысалы — қозғалтқыш цилиндріндегі немесе газ турбинасындағы жану қысымын өлшеу. Бұл датчиктер көбінесе кварц сияқты пьезоэлектрлік материалдардан жасалады. Кейбір қысым датчиктері қысымды ауыстырғыштар болып табылады, яғни белгілі бір қысымда қосылып немесе өшіріледі. Мысалы, су сорғысын қысымды ауыстырғышпен басқаруға болады, ол жүйеден су шығарылған кезде, резервуардағы қысымды төмендетіп, іске қосылады. Қысым диапазоны, сезімталдық, динамикалық жауап және құн бір құрылғыдан екіншісіне бірнеше рет өзгеруі мүмкін. Ең көне түрі — 1643 жылы Эвангелиста Торричелли ойлап тапқан, сынаппен толтырылған тік түтікшелі (сұйық бағаналы) манометр. U-түтікшесін 1661 жылы Кристиан Гюйгенс ойлап тапты. Аналогты қысым датчиктерінің екі негізгі түрі бар: күш жинағыш және басқа түрлері. Күш жинағыш түрлері. Электрондық қысым датчиктерінің бұл түрлері әдетте күш жинағыш (мысалы, диафрагма, поршень, Бурдон түтігі немесе балға) арқылы ауданға (қысымға) қолданылатын күштің әсерінен туындайтын деформацияны (немесе иілуді) өлшейді. Пьезорезистивті деформация өлшегіш: Қолданылған қысымның әсерінен туындайтын деформацияны анықтау үшін біріктірілген немесе қалыптастырылған деформация өлшегіштердің пьезорезистивті әсерін пайдаланады, материал деформацияланғанда электрлік кедергі артады. Көбінесе қолданылатын технологиялар — кремний (монокристалл), поликремний жұқа пленкасы, металл фольга, қалың пленка, сапфирдегі кремний және шашыратылған жұқа пленка. Әдетте, деформация өлшегіштер сенсордың шығысын барынша арттыру және қателерге сезімталдығын азайту үшін Уитстон көпірлік схемасын құру үшін қосылады. Бұл жалпы мақсаттағы қысымды өлшеу үшін ең көп қолданылатын сенсорлық технология. Сыйымдылықтық: Диафрагма мен қысым қуысын қолданады, бұл қолданылған қысымның әсерінен деформацияланғанда сыйымдылығы төмендейтін өзгермелі конденсаторды жасайды. Көбінесе металл, керамика және кремний диафрагмалары қолданылады. Сыйымдылықтық қысым датчиктері CMOS технологиясына енгізілуде және диафрагма материалы ретінде жұқа 2D материалдарды пайдалану мүмкіндігі зерттелуде. Электромагниттік: Индуктивтілік (релюктанстық), сызықтық өзгермелі дифференциалдық түрлендіргіш (LVDT), Холл эффектісі немесе айналдыру тогы принципі арқылы диафрагманың орын ауыстыруын өлшейді. Пьезоэлектрлік: Қысымға байланысты сезім механизміне түсетін деформацияны өлшеу үшін кварц сияқты кейбір материалдардың пьезоэлектрлік әсерін пайдаланады. Бұл технология жоғары динамикалық қысымды өлшеу үшін қолданылады. Негізгі принцип динамикалық болғандықтан, пьезоэлектрлік датчиктермен статикалық қысымды өлшеу мүмкін емес. Деформация өлшегіш: Деформация өлшегішке негізделген қысым датчиктері де қысымға сезімтал элементті пайдаланады, онда металл деформация өлшегіштер жабыстырылады немесе жұқа пленкалы өлшегіштер шашырату арқылы қолданылады. Бұл өлшеу элементі диафрагма болуы мүмкін немесе металл фольгалы өлшегіштер үшін өлшеу денелері қап түрінде қолданылуы мүмкін. Бұл монолиттік конструкцияның үлкен артықшылығы — қатаңдығы жоғары және 15 000 барға дейін жоғары қысымды өлшеуге мүмкіндік бар. Электрлік қосылыс әдетте Уитстон көпірі арқылы жасалады, бұл сигналдың жақсы күшеюіне және дәл және тұрақты өлшеу нәтижелеріне мүмкіндік береді. Оптикалық: Техникаларға қолданылатын қысымның әсерінен туындайтын деформацияны анықтау үшін оптикалық талшықтың физикалық өзгеруін пайдалану жатады. Бұл түрінің кең таралған мысалы — Фибер Брагг торы. Бұл технология қиын жағдайларда қолданылады, мысалы, өлшеу қашықтықта болғанда, жоғары температурада немесе электромагниттік кедергіге төзімді технологиялардың қажеттілігі болғанда. Тағы бір ұқсас техника — қабаттардан тұратын серпімді пленканы пайдалану, ол қолданылған қысымға (деформацияға) байланысты шағылысқан толқын ұзындығын өзгерте алады. Потенциометрлік: Қолданылған қысымның әсерінен туындайтын деформацияны анықтау үшін кедергі механизмі бойынша жылжымалы контактіні пайдаланады. Күшті теңестіру: Күшті теңестірілген кварцтан жасалған Бурдон түтіктері спиральды Бурдон түтігін күшті иілуге бейім арматураға түсіру үшін пайдаланады, арматурадағы айнадан шағылысқан жарық сәулесінің бұрылу бұрышын сезінеді және түтікшенің күшін теңестіру үшін арматурадағы электромагниттерге ток беріледі, бұрылу бұрышын нөлге жеткізеді, орамдарға берілген ток өлшеу ретінде қолданылады. Қорытылған кварцтың өте тұрақты және қайталанатын механикалық және жылулық қасиеттеріне және сызықтық емес әсерлердің көп бөлігін жоятын күшті теңестіруге байланысты бұл датчиктер толық шкаланың шамамен 1 PPM-ға дейін дәл болуы мүмкін. Қорытылған кварц құрылымдары қолмен жасалғандықтан және құрастыру үшін сарапшылық білімді қажет ететіндіктен, бұл датчиктер көбінесе ғылыми және калибрлеу мақсаттарымен шектеледі. Күшті теңестірмейтін датчиктердің дәлдігі төмен және бұрылу бұрышын күшті теңестіру өлшеуімен салыстырғанда дәл өлшеу мүмкін емес, құрылысы оңай болғанымен, олар енді қолданылмайды. Басқа түрлері. Бұл электрондық қысым датчиктері газдың немесе сұйықтықтың қысымын анықтау үшін басқа қасиеттерді (мысалы, тығыздықты) пайдаланады. Резонанстық: Деформацияны немесе қолданылған қысымның әсерінен газдың тығыздығын өзгерту үшін сезім механизмінің резонанстық жиілігінің өзгеруін пайдаланады. Бұл технология жоғарыдағы санаттағыдай күш жинағышпен бірге қолданылуы мүмкін. Сонымен қатар, резонанстық технология резонанстық элементті ортаға тікелей әсер ету арқылы қолданылуы мүмкін, онда резонанстық жиілік ортаның тығыздығына байланысты болады. Денесі дірілдейтін сым, дірілдейтін цилиндр, кварц және кремний MEMS-тен жасалған датчиктер жасалған. Әдетте, бұл технология уақыт өте келе тұрақты оқылымдарды қамтамасыз етеді деп есептеледі. Сквиз пленкалық қысым датчигі — жұқа мембрананың жоғары жиілікте газдың жұқа пленкасын қысып тұратын резонанстық қысым датчигінің бір түрі. Газ пленкасының қысылғыштығы мен қатаңдығы қысымға байланысты болғандықтан, сквиз пленкалық қысым датчигінің резонанстық жиілігі газ қысымын өлшеу үшін қолданылады. Жылулық: Тығыздық өзгерісіне байланысты газдың жылу өткізгіштігінің өзгеруін пайдаланып қысымды өлшейді. Бұл түрінің кең таралған мысалы — Пирани өлшегіші. Иондалу: Тығыздық өзгерісіне байланысты өзгеретін зарядталған газ бөлшектерінің (иондардың) ағынын өлшейді. Көбінесе қолданылатын мысалдар — ыстық және суық катодты өлшегіштер. Қысым датчигі, Бурдон түтігі күш жинағышы бар резонанстық кварц кристалды деформация өлшегіші, DART-тың маңызды сенсоры болып табылады. DART ашық мұхиттың түбінен цунами толқындарын анықтайды. Оның қысымды өлшеу шешімі бірнеше километр тереңдікте қысымды өлшегенде шамамен 1 мм су құрайды.

A pressure sensor is a device for pressure measurement of gases or liquids. Pressure sensors can alternatively be called pressure transducers, pressure transmitters, pressure senders, pressure indicators, piezometers and manometers, among other names. Pressure is an expression of the force required to stop a fluid from expanding, and is usually stated in terms of force per unit area. A pressure sensor usually acts as a transducer; it generates a signal as a function of the pressure imposed. Pressure sensors can vary drastically in technology, design, performance, application suitability and cost. A conservative estimate would be that there may be over 50 technologies and at least 300 companies making pressure sensors worldwide. There is also a category of pressure sensors that are designed to measure in a dynamic mode for capturing very high speed changes in pressure. Example applications for this type of sensor would be in the measuring of combustion pressure in an engine cylinder or in a gas turbine. These sensors are commonly manufactured out of piezoelectric materials such as quartz. Some pressure sensors are pressure switches, which turn on or off at a particular pressure. For example, a water pump can be controlled by a pressure switch so that it starts when water is released from the system, reducing the pressure in a reservoir. Pressure range, sensitivity, dynamic response and cost all vary by several orders of magnitude from one instrument design to the next. The oldest type is the liquid column (a vertical tube filled with mercury) manometer invented by Evangelista Torricelli in 1643. The U Tube was invented by Christiaan Huygens in 1661. There are two basic categories of analog pressure sensors: force collector and other types. Force collector types These types of electronic pressure sensors generally use a force collector (such a diaphragm, piston, Bourdon tube, or bellows) to measure strain (or deflection) due to applied force over an area (pressure). Piezoresistive strain gauge: Uses the piezoresistive effect of bonded or formed strain gauges to detect strain due to an applied pressure, electrical resistance increasing as pressure deforms the material. Common technology types are silicon (monocrystalline), polysilicon thin film, bonded metal foil, thick film, silicon on sapphire and sputtered thin film. Generally, the strain gauges are connected to form a Wheatstone bridge circuit to maximize the output of the sensor and to reduce sensitivity to errors. This is the most commonly employed sensing technology for general purpose pressure measurement. Capacitive: Uses a diaphragm and pressure cavity to create a variable capacitor to detect strain due to applied pressure, capacitance decreasing as pressure deforms the diaphragm. Common technologies use metal, ceramic, and silicon diaphragms. Capacitive pressure sensors are being integrated into CMOS technology and it is being explored if thin 2D materials can be used as diaphragm material. Electromagnetic: Measures the displacement of a diaphragm by means of changes in inductance (reluctance), linear variable differential transformer (LVDT), Hall effect, or by eddy current principle. Piezoelectric: Uses the piezoelectric effect in certain materials such as quartz to measure the strain upon the sensing mechanism due to pressure. This technology is commonly employed for the measurement of highly dynamic pressures. As the basic principle is dynamic, no static pressures can be measured with piezoelectric sensors. Strain Gauge: Strain gauge based pressure sensors also use a pressure sensitive element where metal strain gauges are glued on or thin film gauges are applied on by sputtering. This measuring element can either be a diaphragm or for metal foil gauges measuring bodies in can type can also be used. The big advantages of this monolithic can type design are an improved rigidity and the capability to measure highest pressures of up to 15,000 bar. The electrical connection is normally done via a Wheatstone bridge, which allows for a good amplification of the signal and precise and constant measuring results. Optical: Techniques include the use of the physical change of an optical fiber to detect strain due to applied pressure. A common example of this type utilizes Fiber Bragg Gratings. This technology is employed in challenging applications where the measurement may be highly remote, under high temperature, or may benefit from technologies inherently immune to electromagnetic interference. Another analogous technique utilizes an elastic film constructed in layers that can change reflected wavelengths according to the applied pressure (strain). Potentiometric: Uses the motion of a wiper along a resistive mechanism to detect the strain caused by applied pressure. Force balancing: Force balanced fused quartz Bourdon tubes use a spiral Bourdon tube to exert force on a pivoting armature containing a mirror, the reflection of a beam of light from the mirror senses the angular displacement and current is applied to electromagnets on the armature to balance the force from the tube and bring the angular displacement to zero, the current that is applied to the coils is used as the measurement. Due to the extremely stable and repeatable mechanical and thermal properties of fused quartz and the force balancing which eliminates most non linear effects these sensors can be accurate to around 1PPM of full scale. Due to the extremely fine fused quartz structures which are made by hand and require expert skill to construct these sensors are generally limited to scientific and calibration purposes. Non force balancing sensors have lower accuracy and reading the angular displacement cannot be done with the same precision as a force balancing measurement, although easier to construct due to the larger size these are no longer used. Other types These types of electronic pressure sensors use other properties (such as density) to infer pressure of a gas, or liquid. Resonant: Uses the changes in resonant frequency in a sensing mechanism to measure stress, or changes in gas density, caused by applied pressure. This technology may be used in conjunction with a force collector, such as those in the category above. Alternatively, resonant technology may be employed by exposing the resonating element itself to the media, whereby the resonant frequency is dependent upon the density of the media. Sensors have been made out of vibrating wire, vibrating cylinders, quartz, and silicon MEMS. Generally, this technology is considered to provide very stable readings over time. The squeeze film pressure sensor is a type of MEMS resonant pressure sensor that operates by a thin membrane that compresses a thin film of gas at high frequency. Since the compressibility and stiffness of the gas film are pressure dependent, the resonance frequency of the squeeze film pressure sensor is used as a measure of the gas pressure. Thermal: Uses the changes in thermal conductivity of a gas due to density changes to measure pressure. A common example of this type is the Pirani gauge. Ionization: Measures the flow of charged gas particles (ions) which varies due to density changes to measure pressure. Common examples are the Hot and Cold Cathode gauges. A pressure sensor, a resonant quartz crystal strain gauge with a Bourdon tube force collector, is the critical sensor of DART. DART detects tsunami waves from the bottom of the open ocean. It has a pressure resolution of approximately 1mm of water when measuring pressure at a depth of several kilometers.

Гидростатикалық

Гидростатикалық өлшегіштер (мысалы, сынап бағаналы манометр) қысымды сұйық бағанасының негізіндегі бірлік аудандағы гидростатикалық күшпен салыстырады. Гидростатикалық өлшегіштермен өлшеу нәтижелері өлшенетін газдың түріне тәуелсіз болады және өте сызықтық калибровкаға ие болуы мүмкін. Олардың динамикалық жауабы нашар.

Пістіргі

Пістіндік типтегі өлшегіштер сұйықтықтың қысымын серіппемен (мысалы, салыстырмалы түрде төмен дәлдігі бар доңғалақ қысымын өлшегіштер) немесе қатты салмақпен теңестіреді. Егер қатты салмақ қолданылса, ол өлі салмақты сынау құралы деп аталады және басқа өлшегіштерді калибрлеу үшін қолданылуы мүмкін.

МакЛеод өлшегіші

МакЛеод өлшегіші газ үлгісін оқшаулайды және оны өзгертілген сынап манометрінде қысым бірнеше миллиметрлік сынапқа дейін қысылады. Бұл әдіс өте баяу және үздіксіз мониторингке жарамсыз, бірақ жоғары дәлдікке қол жеткізе алады. Басқа манометрлерден өзгеше, МакЛеод өлшегішінің көрсеткіштері газдың құрамына байланысты, себебі интерпретация газ үлгісін идеал газ ретінде қысылуына негізделген. Қысымға салу процесінің нәтижесінде МакЛеод өлшегіші конденсатталатын идеал емес булардың, мысалы, сорғы майы, сынап және тіпті жеткілікті қысылған жағдайда судың жартылай қысымын толығымен елемейді. em = 1.5 | text = Пайдалы диапазон: шамамен 10−4 Торр (шамамен 10−2 Па) -дан 10−6 Торр (0,1 мПа) -ға дейінгі вакуумға дейін, 0,1 мПа – қазіргі технологиямен тікелей өлшеуге болатын ең төменгі қысым. Басқа вакуумдық өлшегіштер төмен қысымды да өлшеуге болады, бірақ тек басқа қысымға тәуелді қасиеттерді өлшеу арқылы, жанама жолмен. Бұл жанама өлшеулер тікелей өлшеу арқылы, көбінесе МакЛеод өлшегішімен, СИ бірліктеріне калибрленуі тиіс.

Анероид

Анероидты өлшегіштер элемент арқылы қысым айырмашылығының әсерінен серпімді деформацияланатын металл қысымды сезгіш элементке негізделген. "Анероид" сөзі "сұйықтықсыз" дегенді білдіреді, және бұл термин бастапқыда осы өлшегіштерді жоғарыда сипатталған гидростатикалық өлшегіштерден ажырататын болған. Дегенмен, анероидты өлшегіштер сұйық пен газдың қысымын өлшеуге қолданылады, және олар сұйықтықсыз жұмыс істейтін өлшегіштердің жалғыз түрі емес. Сондықтан, оларды қазіргі тілде механикалық өлшегіштер деп атайды. Анероидты өлшегіштер, термиялық және иондау өлшегіштерінен айырмашылығы, өлшенетін газдың түріне тәуелді емес, сондай-ақ гидростатикалық өлшегіштерге қарағанда жүйені ластау ықтималдығы төмен. Қысымды сезгіш элемент Бурдон түтігі, диафрагма, капсула немесе балғалар жиынтығы болуы мүмкін, олар зерттеліп отырған аймақтың қысымына жауап ретінде пішінін өзгертеді. Қысымды сезгіш элементтің иілуі инеге қосылған механизм арқылы немесе екіншілік түрлендіргішпен оқылады. Қазіргі вакуум өлшегіштердегі ең көп қолданылатын екіншілік түрлендіргіштер механикалық иілу нәтижесінде сыйымдылықтың өзгеруін өлшейді. Сыйымдылықтың өзгеруіне сүйенетін өлшегіштер көбінесе сыйымдылық манометрлері деп аталады.

Қалқандар

Кішкентай қысымдарды немесе қысым айырмашылығын сезінуге арналған, немесе абсолютті қысымды өлшеуді қажет ететін өлшегіштерде, беріліс механизмі мен көрсеткіш анероид деп аталатын жабық және герметикалық балға камерасымен қозғалуы мүмкін. (Алғашқы барометрлерде вакууммен ілініскен су сияқты сұйық немесе сынап металлы қолданылған.) Осы балға конфигурациясы анероидтік барометрлерде (көрсеткіш инесі және диалдық картасы бар барометрлер), биіктікөлшегіштерде, биіктік тіркегіш барографтарда және ауа райы шарының радиозондарында қолданылатын биіктік телеметриялық құралдарда қолданылады. Бұл құрылғылар жабық камераны эталондық қысым ретінде пайдаланады және сыртқы қысыммен жұмыс істейді. Ұшақтардағы басқа да сезімтал құралдар, мысалы, ауа жылдамдығы көрсеткіштері және тік өрлеу жылдамдығы көрсеткіштері (вариометрлер) анероид камерасының ішкі бөлігіне де, сыртқы жабық камераға да қосылады.

Магниттік қосқыш

Бұл өлшегіштер екі магниттің тартылу күшін пайдаланып, дифференциалдық қысымды циферблат көрсеткішінің қозғалысына айналдырады. Дифференциалдық қысым артқанда, поршеньге немесе резеңке диафрагмаға бекітілген магнит қозғалады. Сонда көрсеткішке жалғанған айналмалы магнит бірге қозғалады. Әртүрлі қысым диапазондарын жасау үшін пружинаның серпімділігін арттыру немесе азайту мүмкін.

Оралған ротордың өлшегіші

Айналатын ротордың өлшегіші, айналатын шардың өлшенетін газдың тұтқырлығына байланысты қаншалықты баяулайтынын өлшеу арқылы жұмыс істейді. Шар болаттан жасалған және бір жағынан жабық болат түтікшеге магниттік күшпен көтеріледі, ал екінші жағынан өлшенетін газға ұшыратылады. Шар 2500 немесе 3800 рад/с жылдамдыққа дейін жеделдетіледі, ал жеделдету тоқтатылғаннан кейін, электромагниттік түрлендіргіштер арқылы баяулау жылдамдығы өлшенеді. Құралдың өлшеу диапазоны 5-5-тен 102 Па-ға дейін (103 Па, дәлдігі төмен). Ол екінші стандарт ретінде қолдануға жеткілікті түрде дәл және тұрақты. Соңғы жылдары осы типтегі өлшегіш пайдаланушы үшін ыңғайлырақ және оңай басқарылатын болды. Бұрын бұл құралды дұрыс пайдалану үшін белгілі бір дағды мен білім қажет болған. Жоғары дәлдікті өлшеулер үшін әртүрлі түзетулер енгізілуі керек, ал шарды пайдалану алдында бес сағат бойы жоспарланған өлшеу қысымынан төмен қысымда айналдыру қажет. Бұл әдіс жоғары дәлдік талап етілетін және білікті мамандар бар калибрлеу және зерттеу зертханаларында ең тиімді. Криогендік сұйықтықтардың изоляциялық вакуумдық мониторингі де осы жүйеге өте қолайлы. Арзан, ұзақ мерзімді тұрақты, дәнекерлеуге болатын сенсор, қымбат электроникадан бөлек орналасқандықтан, барлық статикалық вакуумдарға өте жақсы сәйкес келеді.

Жылу өткізгіштігі

Жалпы, нақты газдың тығыздығы артқан сайын – бұл қысымның артуын көрсетеді – оның жылу өткізгіштігі де артады. Осы типтегі манометрде сымды жіп арқылы ток өткізу арқылы қыздырылады. Содан кейін терможұп немесе кедергі термометрі (RTD) сымды жіптің температурасын өлшеу үшін қолданылады. Бұл температура сымды жіптің қоршаған газға жылу жоғалту жылдамдығына, демек жылу өткізгіштігіне байланысты. Көп тараған түрі – Пирани манометрі, ол қыздыру элементі және RTD ретінде бір платина жіпті пайдаланады. Бұл манометрлер 10−3 Торр-дан 10 Торр-ға дейін дәл өлшейді, бірақ олардың калибрлеуі өлшенетін газдардың химиялық құрамына өте сезімтал.

Пирани (бір сым)

Пирани өлшегіші – өлшенетін қысымға ашық металл сымынан тұрады. Сымды ток арқылы қыздырып, оны қоршаған газ салқындатады. Газ қысымы төмендесе, салқындату әсері азаяды, демек сымның тепе-теңдік температурасы көтеріледі. Сымның кедергісі оның температурасына байланысты: сымдағы кернеуді және одан өтетін токты өлшеу арқылы кедергісін (сонымен қатар газ қысымын) анықтауға болады. Бұл өлшегішті Марчелло Пирани ойлап тапқан.

Екі сым

Екі сымдық өлшегіште, бір сымды орам қыздырғыш ретінде, ал екіншісі конвекция арқылы температураны өлшеу үшін қолданылады. Терможұптық және терморезисторлық өлшегіштер осы принцип бойынша жұмыс істейді, қыздырылған сымның температурасын өлшеу үшін тиісінше терможұп немесе терморезистор пайдаланады.

Иондау өлшегіші

Иондау өлшегіштер – өте төмен қысымға (сонымен қатар қатты немесе жоғары вакуум деп аталады) арналған ең сезімтал өлшегіштер. Олар газды электрондармен бомбалау кезінде пайда болатын электр иондарын өлшеу арқылы қысымды жанама түрде анықтайды. Газдың тығыздығы төмен болғанда, аз мөлшерде иондар пайда болады. Иондау өлшегіштің калибрлеуі тұрақсыз және өлшенетін газдардың табиғатына байланысты, ол әрқашан белгілі емес. Оларды МакЛеод өлшегішімен салыстыруға болады, ол әлдеқайда тұрақты және газ химиясынан тәуелсіз. Термиондық эмиссия газ атомдарымен соқтығысып, оң иондарды тудыратын электрондарды жасайды. Иондар коллектор деп аталатын, тиісті кернеуі бар электродқа тартылады. Коллектордағы ток иондану жылдамдығына пропорционал, ал ол жүйедегі қысымның функциясы. Осылайша, коллектор тогын өлшеу газ қысымын анықтайды. Иондау өлшегіштердің бірнеше түрлері бар. em = 1.5 | text = Пайдалы диапазон: 10−10 – 10−3 торр (шамамен 10−8 – 10−1 Па)

Көптеген иондау өлшегіштер екі типте келеді: ыстық катодты және суық катодты. Ыстық катодты нұсқада электрмен қыздырылған жіпше электрон сәулесін шығарады. Электрондар өлшегіш арқылы өтіп, айналасындағы газ молекулаларын иондайды. Соның нәтижесінде пайда болған иондар теріс электродқа жиналады. Ток иондардың санына, ал иондардың саны өлшегіштегі қысымға байланысты. Ыстық катодты өлшегіштер 10−3 торр-дан 10−10 торр-ға дейін дәлдікпен өлшейді. Суық катодты нұсқаның принципі бірдей, бірақ электрондар жоғары кернеудің разрядында пайда болады. Суық катодты өлшегіштер 10−2 торр-дан 10−9 торр-ға дейін дәлдікпен өлшейді. Иондау өлшегіштің калибрлеуі құрылымның геометриясына, өлшенетін газдардың химиялық құрамына, коррозияға және беткі жабындыларға өте сезімтал. Олардың калибрлеуі атмосфералық қысымда немесе төмен вакуумда белсендірілген жағдайда жарамсыз болуы мүмкін. Жоғары вакуумдағы газдардың құрамы көбінесе болжауға келмейді, сондықтан дәл өлшеу үшін иондау өлшегішімен бірге массалық спектрометрді пайдалану қажет.

Калибрлеу және стандарттар

Американдық механикалық инженерлер қоғамы (ASME) қысымды өлшеу бойынша екі бөлек және ерекше стандартты, B40.100 және PTC 19.2 әзірледі. B40.100 қысымды көрсететін циферблаттық және қысымды сандық түрде көрсететін өлшегіштер, диафрагмалық бөгеуіштер, серпімді демпферлер және қысымды шектеу клапандары туралы нұсқауларды қамтиды. PTC 19.2 ASME өнімділік сынақ кодекстерін қолдау үшін қысым мәндерін дәл анықтау бойынша нұсқаулар мен басшылық ұсынады. Қолданылатын әдіс, құралдар, қажетті есептеулер және түзетулер өлшеу мақсатына, қабылданатын қателік деңгейіне және сыналып жатқан жабдықтың ерекшеліктеріне байланысты таңдалады. Қысымды өлшеу әдістері және деректерді беруге арналған хаттамалар да ұсынылады. Құралдарды орнату және өлшеудің қателігін анықтау бойынша басшылық беріледі. Құралдың түрі, конструкциясы, қолданылатын қысым диапазоны, дәлдігі, шығысы және салыстырмалы құны туралы ақпарат ұсынылады. Сонымен қатар, дала жағдайында қолданылатын қысымды өлшеу құрылғылары, яғни поршеньдік өлшегіштер, манометрлер және төмен абсолюттік қысым (вакуум) құралдары туралы ақпарат берілген. Бұл әдістер қазіргі технология мен инженерлік білімді ескере отырып, өлшеудің қателігін бағалауға көмектесу үшін жасалған, сондай-ақ жарияланған құралдардың сипаттамалары мен өлшеу және қолдану техникалары да ескеріледі. Осы қосымша қысымды өлшеудің қателігін анықтау әдістерін қолдану бойынша басшылық ұсынады.

Еуропалық (CEN) стандарт

EN 472 : Қысым өлшегіштер – терминологиялық сөздік. EN 837-1 : Қысым өлшегіштер. Бурдон түтікті қысым өлшегіштер. Өлшемдері, метрологиясы, талаптары және сынақтары. EN 837-2 : Қысым өлшегіштер. Қысым өлшегіштерді таңдау және орнату жөніндегі ұсыныстар. EN 837-3 : Қысым өлшегіштер. Диафрагмалық және капсулалық қысым өлшегіштер. Өлшемдері, метрологиясы, талаптары және сынақтары.

АҚШ ASME стандарттары

B40.100 2013: Қысым өлшегіштер және қысым өлшеуге арналған қосымшалар. PTC 19.2 2010: Қысымды өлшеу өнімділігін сынау кодексі.