Zgodnie z normą Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej ISO 2533:1975 definiuje standardowe ciśnienie atmosferyczne 101,325 Pa (1 atm, 1013.25 mbar lub 14.6959 psi). Atmosferyczne ciśnienie barometryczne jest dynamiczne na Ziemi i zmienia się w zależności od pogody, klimatu i wysokości. Typowe zmiany ciśnienia barometrycznego na poziomie morza wahają się od 925 do 1050 hPa. Ciśnienie na powierzchni Ziemi spada o około 0,1 hPa na metr (do około 6 km wysokości).
Aby dokładniej obliczyć zależność ciśnienia atmosferycznego w funkcji wysokości, należy również uwzględnić temperaturę powietrza.
Czujnik ciśnienia absolutnego
Ciśnienie absolutne jest wielkością ciśnienia mierzoną względem zera, które w sensie ciśnieniowym jest próżnią doskonałą. Jako przykład, pomiar ciśnienia absolutnego jest używany do pomiaru zmian ciśnienia barometrycznego spowodowanych zmianami w schematach pogodowych.
Czujnik ciśnienia bezwzględnego oparty na membranie ma jedną stronę membrany wystawioną na działanie trwale zamkniętej wnęki próżniowej zintegrowanej z elementem czujnika, a drugą stronę membrany wystawioną na działanie przyłożonego medium ciśnieniowego do pomiaru.
Czujnik ciśnienia manometrycznego
Ciśnienie manometryczne jest wielkością ciśnienia mierzoną względem ciśnienia atmosferycznego otoczenia. Przetworniki ciśnienia z membranowym czujnikiem ciśnienia mają jedną stronę membrany wystawioną na działanie ciśnienia atmosferycznego otoczenia, a druga strona membrany jest wystawiona na działanie przyłożonego ciśnienia.
Przetworniki ciśnienia zapewnią ujemny odczyt ciśnienia, gdy są wystawione na działanie próżni i dodatni odczyt, gdy są wystawione na działanie ciśnienia wyższego niż ciśnienie atmosferyczne. Przy ciśnieniu atmosferycznym ciśnienie jest wyrównywane pomiędzy dwiema stronami membrany i czujnik dostarczy zerowy odczyt.
Odmianą manometrycznego czujnika ciśnienia jest szczelny manometryczny czujnik ciśnienia, w którym jedna strona membrany jest wystawiona na działanie szczelnej wnęki o ciśnieniu statycznym 1 bar, równoważnym standardowemu ciśnieniu atmosferycznemu. Uszczelnione czujniki manometryczne są zwykle stosowane w czujnikach wysokiego ciśnienia, gdzie z punktu widzenia bezpieczeństwa nie jest praktyczne, aby media wysokociśnieniowe były oddzielone od atmosfery jedynie cienką membraną.
Czujnik ciśnienia różnicowego
Ciśnienie różnicowe to ciśnienie mierzone między dwiema niezależnymi siłami nacisku.
Przetworniki ciśnienia z membranowym czujnikiem różnicy ciśnień, w którym jedna strona membrany jest wystawiona na działanie jednego medium ciśnieniowego, a druga strona membrany na działanie drugiego medium ciśnieniowego. Wartość ciśnienia różnicowego jest różnicą ciśnień pomiędzy dwoma mediami ciśnieniowymi.
Pośredni czujnik ciśnienia
Poziom ciśnienia gazu poniżej ciśnienia atmosferycznego nazywany jest próżnią. W zastosowaniach próżniowych powszechny jest pośredni pomiar ciśnienia. Ze względu na małą gęstość gazu przy ciśnieniach niższych niż 1 × 10-5 hPa (wysoka próżnia), siła wywierana przez gaz nie może być mierzona metodami bezpośrednimi, takimi jak ugięcie membrany.
Zamiast tego ciśnienie jest mierzone w zastosowaniach wysokiej próżni za pomocą pośrednich technik pomiaru ciśnienia. Na przykład, ciśnienie może być określone pośrednio przez pomiar przewodności cieplnej do gazowych mediów ciśnieniowych z gorącego drutu zawieszonego w rurze lub gorącego elementu rezystancyjnego na mikromaszynowej membranie krzemowej. Manometr Piraniego z gorącym drutem może być stosowany do pomiaru ciśnienia do 1 × 10-4 hPa. Zaletą manometru Piraniego MEMS jest szerszy dynamiczny zakres pomiarowy, a ostatnie innowacje w technologii manometrów próżniowych rozszerzyły zakres pomiarowy do 1 × 10-6 hPa.
Do pomiaru ciśnienia w zakresie ultra-wysokiej próżni stosowane są manometry jonizacyjne z gorącą lub zimną katodą. Ten typ mierników mierzy pośrednio poprzez jonizację cząsteczek gazu i może być stosowany do pomiaru ciśnienia do 1 × 10-12 hPa.
Dyskusja i wnioski
Pomiar ciśnienia i próżni jest szeroko stosowany w aplikacjach przemysłowych i naukowych. Można je mierzyć za pomocą wielu różnych typów czujników, technik i technologii pomiarowych. Wybór techniki pomiarowej i typu czujnika zależy od zastosowania i wymagań.