国際標準化機構の規格ISO 2533:1975では、標準大気圧を101,325 Pa(1 atm, 1013.25 mbar or 14.6959 psi)と定めています。 大気圧は地球上では動的であり、天候、気候、高度によって変化する。 一般的な海面気圧の変動は、925~1,050hPaです。 地表の気圧は1メートルあたり約0.1hPa減少する(高度約6kmまで)。
高度の関数としての大気圧依存性をより正確に計算するには、気温も考慮する必要がある。
Absolute pressure sensor
Absolute pressure とは圧力的に完全真空となるゼロに対して測定される圧力量のことを指します。 例として、絶対圧測定は、天候の変化による気圧の変動を測定するために使用されます。
ダイアフラムベースの絶対圧センサーは、ダイアフラムの片側がセンサー要素に組み込まれた永久に密封された真空キャビティに露出し、ダイアフラムの反対側が測定する適用圧力媒体に露出するようになっています。
Gauge pressure sensor
Gauge pressureは周囲の大気圧に対して測定する圧力量である。 ダイアフラムベースのゲージ圧センサによる圧力変換器は、ダイアフラムの片側が周囲の大気圧にさらされ、ダイアフラムの反対側が加えられた圧力にさらされます。
ゲージ圧センサは真空にさらされると負の圧力値を示し、大気圧より高い圧力にさらされると正の測定値となります。 大気圧では、圧力はダイアフラムの2つの側面の間で等しくなり、センサはゼロの読み取り値を提供します。
ゲージ圧センサのバリエーションとして、密閉型ゲージ圧センサがあり、ダイアフラムの片側が標準大気圧と同等の1バールの静圧で密閉されたキャビティにさらされているものがある。 密閉型ゲージ圧センサは、高圧媒体を薄いダイアフラムだけで大気から分離することが安全上の観点から現実的でない高圧センサに一般的に使用されます。
差圧センサ
差圧とは、2つの独立した圧力力間の測定圧力のことで、この差圧センサは、圧力が高いほど、その差は大きくなります。
ダイアフラム差圧センサは、ダイアフラムの片側が1つの圧力媒体に、反対側が第2の圧力媒体にさらされている圧力変換器です。 差圧の値は、2つの圧力媒体間の圧力差です。
間接圧力センサ
大気圧以下のガス圧力レベルは真空と呼ばれます。 真空アプリケーションでは、圧力を間接的に測定することが一般的です。 1×10-5hPa(高真空)以下の圧力ではガスの密度が低いため、ダイアフラムのたわみなどの直接的な方法ではガスが及ぼす力を測定することができない。
代わりに、高真空のアプリケーションでは、圧力は間接圧力測定法によって測定されている。 例として、圧力は、チューブ内に吊り下げられた熱線またはマイクロマシニングされたシリコンダイアフラム上の熱抵抗体からのガス圧力媒体への熱伝導率の測定によって、間接的に決定することができる。 熱線式ピラニゲージは、1×10-4hPaまでの圧力測定が可能である。 MEMSピラニゲージは動的測定範囲が広いという利点があり、最近の真空計技術の革新により1×10-6hPaまで測定範囲が広がっている。
超高真空領域での圧力測定には、熱陰極または冷陰極の電離イオンゲージを使用します。 これらのタイプのゲージはガス分子のイオン化によって間接的に測定し、1×10-12 hPaまでの圧力測定に使用できます。
考察と結論
圧力と真空の測定は産業と科学の応用に広く使用されています。 多くの異なる種類のセンサー、技術、測定技術で測定することができます。 測定技術やセンサーの種類の選択は、アプリケーションや要件に依存します。