Manometer

Kata Kunci: atmosfir, manometer, tabungDitulis oleh Suparni Setyowati Rahayu pada 13-08-2009

Manometer adalah alat ukur tekanan dan manometer tertua adalah manometer kolom cairan.Alat ukur ini sangat sederhana, pengamatan dapat dilakukan langsung dan cukup teliti pada beberapa daerah pengukuran.Manometer kolom cairan biasanya digunakan untuk pengukuran tekanan yang tidak terlalu tinggi (mendekati tekanan atmosfir).

Fungsi manometer

Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua adalah manometer kolom cairan.Versi manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U (lihat Gambar 4-4) yang diisi cairan setengahnya (biasanya berisi minyak, air atau air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterapkan pada tabung yang lainnya.Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang diterapkan.

Prinsip kerja manometer adalah sebagai berikut

Gambar a. Merupakan gambaran sederhana manometer tabung U yang diisi cairan setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan sama tinggi.

Gambar b. Bila tekanan positif diterapkan pada salah satu sisi kaki tabung, cairan ditekan

kebawah pada kaki tabung tersebut dan naik pada sisi tabung yang lainnya.Perbedaan pada ketinggian, “h”, merupakan penjumlahan hasil pembacaan diatas dan dibawah angka nol yang menunjukkan adanya tekanan.

Gambar c. Bila keadaan vakum diterapkan pada satu sisi kaki tabung, cairan akan meningkat pada sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi lainnya. Perbedaan ketinggian “h” merupakan hasil penjumlahan pembacaan diatas dan dibawah nol yang menunjukkan jumlah tekanan vakum.

DIMANA MANOMETER DIGUNAKAN

Selama pelaksanaan audit energi, manometer digunakan untuk menentukan perbedaan tekanan diantara dua titik di saluran pembuangan gas atau udara. Perbedaan tekanan kemudian digunakan untuk menghitung kecepatan aliran di saluran dengan menggunakan persamaan Bernoulli (Perbedaan tekanan = v2/2g). Rincian lebih lanjutpenggunaan manometer diberikan pada bagian tentang bagaimana mengoperasikan manometer. Manometer harus sesuai untuk aliran cairan.Kecepatan aliran cairan diberikan oleh perbedaan tekanan = f LV2/2gD dimana f adalah factor gesekan dari bahan pipa, L adalah jarak antara dua titik berlawanan 183 dimana perbedaan tekanan diambil, D adalah diameter pipa dan g adalah konstanta gravitasi.

MACAM MACAM MANOMETER

1. Manometer zat cair

Manometer zat cair biasanya merupakan pipa kaca berbentuk U yang berisi raksa. Manometer jenis ini dibedakan menjadi manometer raksa yang terbuka dan manometer raksa yang tertutup.

a. Manometer raksa ujung terbuka

Manometer raksa ujung terbuka digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup bila tekanannya sekitar 1 atmosfer. Pada pipa U berisi raksa, pada salah satu ujungnya dihubungkan dengan ruangan yang akan diukur tekanannya, sedangkan ujung yang lain berhubungan dengan udara luar (atmosfer). Sebelum digunakan, permukaan raksa pada kedua pipa U adalah sama tinggi. Setelah dihubungkan dengan ruang yang akan diukur tekanannya, maka permukaan raksa pada kedua pipa menjadi tidak sama tingginya. Jika tekanan gas dalam ruanagn tertutup lebih besar dari pada tekanan udara luar, maka akan mendorong raksa dalam pipa U. permukaan raksa pada pipa terbuka lebih tinggi daripada permukaan raksa pada pipa yang berhubungan dengan ruang tertutup. Misalkan selisih tinggi raksa adalah h, maka tekanan ruangan sebesar.Δ

P = Bar + hΔ

Jika tekanan dalam gas dalam ruangan tertutup lebih rendah daripada tekanan udara luar, maka permukaan raksa pada pipa terbuka akan lebih rendah daripada permukaan raksa pada pipa yang berhubungan dengan ruang tertutup. Misalkan selisih tinggi raksa adalah h, maka tekanan gas dalam ruang an sebesar.Δ

P = Bar . hΔ

Keterangan : Bar : tekanan udara luar

h : tekanan gas dalam ruang tertutupΔ

b. Manometer raksa ujung tertutup

Manometer ini pada prinsipnya sama dengan manometer ujung terbuka, tetapi digunakan untuk mengukur tekanan ruangan lebih dari 1 atmosfer. Sebelum digunakan, tinggi permukaan raksa sama dengan tekanan di dalam pipa tertutup 1 atmosfer. Jika selisih tinggi permukaan raksa pada kedua pipa adalah h cm, maka tekanan ruangΔ tersebut sebesar :

P = (P + h) cmHg₂ ₁ Δ

Keterangan : P : tekanan udara mula-mula dalam pipa ₁Dh : selisih tinggi permukaan raksa kedua pipa P ; besarnya tekanan udara yang diukur₂

2. Manometer logam

Manometer logam digunakan untuk mengukur tekanan gas yang sangat tinggi, misalnya tekanan gas dalam ketel uap. Cara kerja manometer ini didasarkan pada plat logam yang bergerak naik turun bila ada perubahan tekanan. Gerak ujung plat logam diterusakan oleh jarum jam penunjuk skala. Beberapa manometer logam antara lain manometer Bourdon, manometer Shaffer Budenberg, dan manometer ban.

3. Manometer Mac Leod

Manometer mac leod digunakan untuk mengukur tekanan udara yang lebih kecil dari 1 mmHg. Cara kerja manometer ini pada prinsipnya sama seperti manometer raksa ujung tertutup. Jika selisih tinggi raksa di pipa S dengan pipa E adalah h cmHg, makaΔ tekanan yang terukur sebesar

P = 1 / 10.000 x h cmHgΔ

TEKANAN PENGUKURAN

Pembangunan alat pengukur tabung Bourdon. Elemen konstruksi yang terbuat dari kuningan Banyak teknik telah dikembangkan untuk pengukuran tekanan dan vakum . Instrumen yang digunakan untuk mengukur tekanan disebut tekanan pengukur atau alat pengukur vakum. Manometer A juga bisa mengacu pada tekanan alat ukur , biasanya terbatas untuk mengukur tekanan atmosfer dekat. Manometer Istilah ini sering digunakan untuk merujuk secara khusus untuk instrumen hidrostatik kolom cairan. Sebuah pengukur vakum digunakan untuk mengukur tekanan dalam vakum -yang selanjutnya dibagi menjadi dua subkategori, vakum tinggi dan rendah (dan kadang-kadang ultra-tinggi vakum ). Kisaran

tekanan berlaku dari banyak teknik yang digunakan untuk mengukur Vacuums memiliki tumpang tindih. Oleh karena itu, dengan menggabungkan berbagai jenis alat ukur, adalah mungkin untuk mengukur tekanan terus-menerus dari sistem 10 mbar ke 10 -11 mbar.

ABSOLUTE, GAUGE DAN TEKANAN DIFERENSIAL - NOL REFERENSIPengukuran tekanan sehari-hari, seperti untuk tekanan ban, biasanya dibuat relatif

terhadap tekanan udara ambien. Dalam kasus lain pengukuran dibuat relatif terhadap vakum atau beberapa referensi ad hoc lainnya. Ketika membedakan antara referensi nol, istilah berikut digunakan:

Tekanan absolut adalah nol-referensi terhadap vakum sempurna, sehingga sama untuk mengukur tekanan ditambah tekanan atmosfer.

Tekanan Gauge adalah nol-referensi terhadap tekanan udara ambien, sehingga sama dengan tekanan absolut dikurangi tekanan atmosfer. Tanda-tanda negatif biasanya dihilangkan.

Tekanan diferensial adalah perbedaan tekanan antara dua titik.

Referensi nol digunakan biasanya tersirat oleh konteksnya, dan kata-kata ini ditambahkan hanya bila diperlukan klarifikasi.Tekanan ban dan tekanan darah adalah tekanan pengukur oleh konvensi, sementara tekanan atmosfer , tekanan vakum dalam, dan tekanan altimeter harus mutlak. Tekanan diferensial yang umum digunakan dalam sistem proses industri. Diferensial pengukur tekanan memiliki dua port inlet, masing-masing

terhubung ke salah satu volume yang tekanan yang akan dipantau. Akibatnya, seperti alat ukur melakukan operasi matematika dari pengurangan melalui cara mekanis, menghindarkan kebutuhan untuk sistem operator atau kontrol untuk menonton dua alat pengukur terpisah dan menentukan perbedaan dalam pembacaan. Tekanan vakum moderat sering ambigu, karena mereka dapat mewakili tekanan absolut atau tekanan gauge tanpa tanda negatif. Jadi vakum dari 26 mengukur inHg setara dengan tekanan absolut dari 30 inHg (tekanan atmosfer khas) - 26 inHg = 4 inHg.

Tekanan atmosfer biasanya sekitar 100 kPa di permukaan laut, tetapi variabel dengan ketinggian dan cuaca. Jika tekanan absolut fluida tetap konstan, tekanan pengukur dari fluida yang sama akan bervariasi karena perubahan tekanan atmosfer. Sebagai contoh, ketika sebuah mobil drive sebuah gunung (penurunan tekanan udara atmosfer), tekanan ban (gauge) naik. Beberapa nilai standar tekanan atmosfer seperti 101,325 kPa atau 100 kPa telah ditetapkan, dan beberapa instrumen menggunakan salah satu dari nilai-nilai standar sebagai acuan nol konstan, bukan tekanan udara yang sebenarnya variabel ambient. Ini merusak akurasi instrumen, terutama bila digunakan di tempat yang tinggi.

Penggunaan atmosfer sebagai referensi biasanya ditandai oleh (g) setelah satuan tekanan misalnya 30 psi g, yang berarti bahwa tekanan diukur adalah tekanan total dikurangi tekanan atmosfer . Ada dua jenis alat pengukur tekanan referensi: mengukur vented (vg) dan mengukur disegel (sg).

Sebuah pengukur vented tekanan pemancar misalnya memungkinkan adanya tekanan udara luar akan menghadapi sisi negatif dari tekanan diafragma penginderaan, melalui kabel vented atau lubang di sisi perangkat, sehingga selalu mengukur tekanan disebut ambien barometric tekanan . Jadi referensi pengukur vented sensor tekanan harus selalu membaca tekanan nol ketika proses koneksi tekanan diadakan terbuka ke udara.

Sebuah referensi mengukur disegel sangat mirip kecuali bahwa tekanan atmosfer disegel di sisi negatif dari diafragma. Hal ini biasanya diadopsi pada rentang tekanan tinggi seperti hidrolik di mana perubahan tekanan atmosfer akan memiliki efek yang dapat diabaikan pada keakuratan pembacaan, sehingga ventilasi tidak diperlukan. Hal ini juga memungkinkan beberapa produsen untuk menyediakan penahanan tekanan sekunder sebagai tindakan pencegahan ekstra untuk keselamatan tekanan peralatan jika tekanan ledakan primer tekanan penginderaan diafragma terlampaui.

Ada cara lain untuk menciptakan referensi mengukur disegel dan ini adalah untuk menutup tinggi vakum pada sisi sebaliknya dari diafragma penginderaan. Kemudian sinyal output offset sehingga sensor tekanan membaca mendekati nol ketika mengukur tekanan atmosfer. Sebuah referensi pengukur disegel transduser tekanan tidak akan pernah membaca persis nol karena tekanan atmosfer selalu berubah dan acuan dalam hal ini adalah tetap pada 1 bar.

Sebuah tekanan absolut pengukuran adalah salah satu yang disebut vakum mutlak . Contoh terbaik dari direferensikan mutlak tekanan adalah tekanan atmosfer atau barometric.

Untuk menghasilkan sensor tekanan absolut produsen akan menutup vakum tinggi di belakang diafragma penginderaan. Jika tekanan proses koneksi dari pemancar tekanan absolut terbuka ke udara, ia akan membaca sebenarnya tekanan barometrik .

UNIT

TEKANAN UNIT

V T E

PASCAL BARTEKNIS SUASANA

STANDAR ATMOSFER

TORRPON PER INCI PERSEGI

PA BAR DI ATM TORR PSI

1 PA ≡ 1 N / M 2 10 -5 1,0197 × 10 -5 9,8692 × 10 -6 7,5006 × 10 -3 1.450377 × 10 -4

1 BAR 10 5 ≡ 10 6DYN / CM 2 1.0197 0.98692 750.06 14.50377

1 DI 0.980665 × 10 5 0.980665 ≡ 1 KP / CM 2 0.9678411 735.5592 14.22334

1 ATM 1,01325 × 10 5 1.01325 1.0332 ≡ P 0 ≡ 760 14.69595

1 TORR 133.3224 1.333224 × 10 -3 1.359551 × 10 -3 1.315789 × 10 -3 ≈ 1 MM HG 1.933678 × 10 -2

1 PSI 6,8948 × 10 3 6,8948 × 10 -2 7,03069 × 10 -2 6,8046 × 10 -2 51.71493 ≡ 1 LB F / DALAM 2

The SI unit untuk tekanan adalah pascal (Pa), sama dengan satu newton per meter persegi (N · m -2 atau kg · m -1 · s -2).Nama ini khusus untuk unit ini ditambahkan pada tahun 1971, sebelum itu, tekanan dalam SI yang dinyatakan dalam satuan seperti N · m -2.Ketika ditunjukkan, referensi nol dinyatakan dalam tanda kurung setelah unit, misalnya 101 kPa (abs). The pound per square inch (psi) masih digunakan secara luas di Amerika Serikat dan Kanada, untuk mengukur, misalnya, tekanan ban. Surat sering ditambahkan ke unit psi untuk menunjukkan referensi nol pengukuran ini, psia untuk mutlak, psig untuk mengukur, psid untuk diferensial, meskipun praktik ini tidak disarankan oleh NIST . [1]

Karena tekanan pernah umumnya diukur dengan kemampuannya untuk menggantikan kolom cairan dalam manometer, tekanan sering dinyatakan sebagai kedalaman cairan tertentu (misalnya inci air). Pilihan yang paling umum adalah merkuri (Hg) dan air , air beracun dan tersedia, sedangkan kepadatan merkuri memungkinkan untuk kolom pendek (dan sehingga manometer lebih kecil) untuk mengukur tekanan yang diberikan.

Densitas fluida dan gravitasi lokal dapat bervariasi dari satu bacaan lain tergantung pada faktor-faktor lokal, sehingga ketinggian kolom fluida tidak mendefinisikan tekanan

tepat. Ketika ' milimeter air raksa 'atau' inci air raksa 'yang dikutip hari ini, unit-unit ini tidak didasarkan pada kolom fisik merkuri: mereka telah diberi definisi yang tepat yang dapat dinyatakan dalam satuan SI. Air-berbasis unit biasanya mengasumsikan salah satu definisi yang lebih tua dari kilogram sebagai berat satu liter air.

Meski tak lagi disukai oleh para ahli pengukuran, unit-unit manometric masih ditemui di berbagai bidang.Tekanan darah diukur dalam milimeter air raksa (lihat torr ) di sebagian besar dunia, dan paru-paru tekanan dalam sentimeter air masih sering terjadi. Gas alam pipa tekanan diukur dalam inci air , dinyatakan sebagai 'WC inch' ('Air Kolom').penyelam Scuba sering menggunakan manometric aturan praktis : tekanan yang diberikan oleh sepuluh meter kedalaman air kira-kira sama dengan satu atmosfer. Dalam sistem vakum, unit torr , micrometre merkuri ( mikron ), dan inci merkuri ( inHg ) yang paling sering digunakan. Torr dan mikron biasanya menunjukkan tekanan absolut, sedangkan inHg biasanya menunjukkan tekanan gauge.

Tekanan atmosfer biasanya dinyatakan menggunakan kilopascal (kPa), atau atmosfer ( atm ), kecuali di Amerika meteorologi mana hectopascal (hPa) dan milibar ( mbar ) lebih disukai. Dalam rekayasa Amerika dan Kanada, stres sering diukur dalam kip . Perhatikan bahwa stres bukanlah tekanan yang benar karena bukan skalar . Dalam cgs sistem unit tekanan adalah Barye (ba), sama dengan 1 dyn · cm -2. Dalam mts sistem, unit tekanan adalah pieze , sama dengan 1 sthene per meter persegi. Banyak unit hybrid lainnya yang digunakan seperti mmHg / cm ² atau grams-force/cm ² (kadang-kadang sebagai kg / cm ² dan g/mol2 tanpa benar mengidentifikasi unit kekuatan). Menggunakan nama kilogram, gram, kilogram-force, atau gram-force (atau simbol mereka) sebagai unit kekuatan yang dilarang dalam SI, satuan gaya dalam SI adalah newton (N).

TEKANAN STATIS DAN DINAMIS

Tekanan statis yang seragam di segala arah, sehingga pengukuran tekanan yang independen dari arah dalam cairan (statis) tidak bergerak.Arus, bagaimanapun, menerapkan tekanan tambahan pada permukaan tegak lurus terhadap arah aliran, sementara memiliki dampak kecil pada permukaan sejajar dengan arah aliran.Komponen arah tekanan dalam cairan (dinamis) bergerak disebut tekanan dinamis . Sebuah alat yang menghadap ke arah aliran mengukur jumlah dari tekanan statis dan dinamis, pengukuran ini disebut tekanan total atau tekanan stagnasi . Karena tekanan dinamis yang dirujuk ke tekanan statis, itu tidak mengukur atau absolut, yang merupakan tekanan diferensial.

Sementara pengukur tekanan statis adalah kepentingan utama untuk menentukan beban bersih pada dinding pipa, tekanan dinamis digunakan untuk mengukur laju aliran dan kecepatan udara.Tekanan dinamis dapat diukur dengan mengambil tekanan diferensial antara instrumen paralel dan tegak lurus terhadap aliran.pitot-statis tabung , misalnya melakukan pengukuran ini pada pesawat untuk menentukan kecepatan udara. Kehadiran alat ukur pasti bertindak untuk mengalihkan aliran dan menciptakan turbulensi, sehingga bentuknya sangat penting untuk akurasi dan kurva kalibrasi sering non-linear.

APLIKASI

Alat pengukur tinggi Barometer MAP sensor Tabung pitot Sphygmomanometer

INSTRUMEN

Banyak instrumen telah diciptakan untuk mengukur tekanan, dengan berbagai keuntungan dan kerugian.Rentang tekanan, sensitivitas, respon dinamis dan biaya semua berbeda-beda berdasarkan beberapa kali lipat dari satu desain instrumen ke yang berikutnya. Jenis tertua adalah kolom cairan (tabung vertikal diisi dengan air raksa) manometer ditemukan oleh Evangelista Torricelli pada 1643. U-Tube diciptakan oleh Huygens Kristen tahun 1661.

HIDROSTATIK

Pengukur hidrostatik (seperti manometer kolom merkuri) membandingkan tekanan untuk kekuatan hidrostatik per satuan luas di dasar kolom cairan. Pengukuran mengukur hidrostatik adalah independen dari jenis gas yang diukur, dan dapat dirancang untuk memiliki kalibrasi yang sangat linear. Mereka memiliki respon dinamik miskin.

PISTON

Piston-jenis alat pengukur mengimbangi tekanan fluida dengan musim semi (misalnya ban-tekanan pengukur akurasi relatif rendah) atau berat badan yang solid, dalam hal ini dikenal sebagai tester bobot mati dan dapat digunakan untuk kalibrasi alat pengukur lainnya.

KOLOM CAIR

Perbedaan ketinggian fluida dalam manometer kolom cairan adalah proporsional terhadap perbedaan tekanan.

Pengukur kolom cairan terdiri dari kolom vertikal cairan dalam tabung yang memiliki ujung yang terkena tekanan yang berbeda. Kolom akan naik atau turun sampai berat adalah dalam kesetimbangan dengan

perbedaan tekanan antara kedua ujung tabung. Sebuah versi yang sangat sederhana adalah tabung berbentuk U setengah penuh cairan, satu sisi yang terhubung ke daerah yang diinginkan sementara referensi tekanan (yang mungkin tekanan atmosfir atau vakum) yang diterapkan pada yang lain. Perbedaan tingkat cair mewakili tekanan diterapkan. Tekanan yang diberikan oleh kolom cairan dari ketinggian h dan ρ densitas diberikan oleh persamaan tekanan hidrostatik, P = hg .ρ Oleh karena perbedaan tekanan antara P tekanan diterapkan dan tekanan referensi P0

dalam manometer U-tabung dapat ditemukan dengan memecahkan P - P0 = hg .ρ Dengan kata lain, tekanan pada kedua ujung cairan (diperlihatkan dengan warna biru pada gambar ke kanan) harus seimbang (karena cairan statis) dan sebagainya P = P0 + hg .ρ Jika cairan yang diukur secara

signifikan padat, koreksi hidrostatik mungkin harus dibuat untuk ketinggian antara permukaan bergerak dari cairan manometer kerja dan lokasi di mana pengukuran tekanan yang diinginkan kecuali ketika mengukur tekanan diferensial cairan (misalnya melintasi lubang piring atau venturi), dalam hal ini densitas harus dikoreksi dengan mengurangiρ kepadatan cairan yang diukur.

Meskipun cairan apapun dapat digunakan, merkuri lebih disukai untuk kepadatan tinggi (13,534 g / cm 3) dan rendah tekanan uap . Untuk perbedaan tekanan rendah jauh di atas tekanan uap air, air yang umum digunakan (dan " inci air "adalah unit tekanan umum). Liquid-kolom pengukur tekanan tidak tergantung pada jenis gas yang diukur dan memiliki kalibrasi yang sangat linear. Mereka memiliki respon dinamik miskin. Ketika mengukur vakum, cairan bekerja akan menguap dan mencemari vakum jika yang tekanan uap terlalu tinggi. Ketika mengukur tekanan cairan, loop diisi dengan gas atau cairan ringan dapat mengisolasi cairan untuk mencegah mereka dari pencampuran tetapi hal ini dapat tidak perlu, misalnya ketika merkuri digunakan sebagai cairan manometer untuk mengukur tekanan diferensial cairan seperti air.Pengukur hidrostatik sederhana dapat mengukur tekanan mulai dari beberapa Torr (beberapa 100 Pa) ke atmosfer beberapa. (Sekitar 1.000.000 Pa)

Sebuah single-dahan cairan-kolom manometer memiliki reservoir yang lebih besar bukan satu sisi dari tabung U-dan memiliki skala samping kolom sempit.Kolom mungkin cenderung untuk lebih memperkuat gerakan cair. Berdasarkan penggunaan dan tipe struktur berikut manometer digunakan

1. Sederhana Manometer 2. Micromanometer 3. Diferensial manometer 4. Inverted diferensial manometer

Sebuah McLeod gauge, terkuras merkuri

MCLEOD PENGUKUR

Sebuah pengukur McLeod isolat sampel gas dan kompres dalam sebuah manometer merkuri diubah sampai tekanan adalah beberapa mmHg . Gas harus berperilaku baik selama kompresi (tidak harus menyingkat, misalnya).Teknik ini lambat dan tidak cocok untuk pemantauan terus-menerus, namun mampu akurasi yang baik.

Berguna kisaran: di atas 10 torr -4[4] (sekitar 10 -2 Pa) setinggi 10 -6 Torr (0,1 MPa), 0,1 MPa adalah pengukuran langsung terendah tekanan yang mungkin dengan teknologi saat ini. Pengukur vakum lainnya dapat mengukur tekanan yang lebih rendah, tetapi hanya secara tidak langsung dengan pengukuran tekanan lainnya yang dikendalikan properti.Pengukuran ini tidak langsung harus dikalibrasi ke satuan SI melalui pengukuran langsung, paling sering pengukur McLeod.

ANEROID

Pengukur aneroid didasarkan pada elemen logam tekanan penginderaan bahwa flexes elastis di bawah pengaruh perbedaan tekanan di elemen. "Aneroid" berarti "tanpa cairan," dan istilah awalnya dibedakan pengukur tersebut dari pengukur hidrostatik dijelaskan di atas.Namun, alat pengukur aneroid dapat digunakan untuk mengukur tekanan cairan serta gas, dan mereka bukan satu-satunya jenis alat ukur yang dapat beroperasi tanpa cairan.Untuk alasan ini, mereka sering disebut pengukur mekanik dalam bahasa modern. Pengukur aneroid tidak tergantung pada jenis gas yang diukur, tidak seperti alat pengukur panas dan ionisasi, dan kecil kemungkinannya untuk mencemari sistem daripada pengukur hidrostatik. Elemen Tekanan penginderaan mungkin tabung Bourdon, diafragma, kapsul, atau satu set bellow, yang akan berubah bentuk dalam menanggapi tekanan dari daerah yang bersangkutan. Defleksi elemen tekanan penginderaan dapat dibaca oleh linkage terhubung ke jarum, atau dapat dibaca oleh transduser sekunder.Transduser sekunder yang paling umum di alat pengukur vakum modern mengukur perubahan kapasitansi karena defleksi mekanik.Gauges yang mengandalkan perubahan kapasitansi sering disebut sebagai pengukur Baratron.

BOURDON

Membran-jenis manometer

Para pengukur tekanan Bourdon menggunakan prinsip bahwa tabung pipih cenderung untuk meluruskan atau mendapatkan kembali bentuk melingkar dalam penampang saat bertekanan. Meskipun ini perubahan penampang mungkin hampir tidak terlihat, dan dengan demikian melibatkan moderat tekanan dalam kisaran elastis bahan mudah diterapkan, dengan ketegangan dari bahan tabung diperbesar dengan membentuk tabung menjadi bentuk C atau

bahkan helix, seperti bahwa tabung seluruh cenderung meluruskan atau mengorak, elastis, seperti yang bertekanan. Eugene Bourdon dipatenkan mengukur di Prancis pada tahun 1849, dan itu diadopsi secara luas karena sensitivitas superior, linieritas, dan akurasi, Edward Ashcroft membeli paten Amerika Bourdon ini hak pada tahun 1852 dan menjadi produsen utama pengukur. Juga pada tahun 1849, Bernard Schaeffer di Magdeburg, Jerman mematenkan diafragma sukses (lihat di bawah) pengukur tekanan, yang bersama-sama dengan pengukur Bourdon, merevolusi pengukuran tekanan di industri. Namun pada tahun 1875 setelah paten Bourdon itu berakhir, perusahaannya Schaeffer dan Budenberg juga diproduksi pengukur tabung Bourdon.

Dalam prakteknya, sebuah tabung tipis-dinding, tertutup-end rata terhubung di ujung berongga untuk pipa tetap mengandung tekanan fluida yang akan diukur. Dengan meningkatnya tekanan, bergerak ujung tertutup di busur, dan gerakan ini diubah menjadi rotasi dari (segmen a) gigi dengan menghubungkan link yang biasanya disesuaikan. Sebuah gigi pinion berdiameter kecil adalah pada poros pointer, sehingga gerakan diperbesar lebih lanjut oleh rasio gigi . Posisi kartu indikator belakang pointer, posisi pointer awal poros, panjang linkage dan posisi awal, semuanya memberikan sarana untuk mengkalibrasi pointer untuk menunjukkan kisaran yang diinginkan tekanan untuk variasi dalam perilaku tabung Bourdon sendiri.Tekanan diferensial dapat diukur dengan alat pengukur yang mengandung dua tabung yang berbeda Bourdon, dengan keterkaitan menghubungkan.

Bourdon tabung ukuran pengukur tekanan , relatif terhadap tekanan atmosfer ambien, sebagai lawan tekanan absolut , vakum dirasakan sebagai gerakan terbalik. Beberapa aneroid barometer menggunakan tabung Bourdon ditutup di kedua ujungnya (tapi diafragma menggunakan sebagian besar atau kapsul, lihat di bawah). Ketika tekanan diukur dengan cepat berdenyut, seperti ketika mengukur dekat pompa reciprocating, sebuah lubang pembatasan dalam pipa penghubung sering digunakan untuk menghindari keausan yang tidak perlu pada gigi dan memberikan pembacaan rata-rata, ketika mengukur seluruh tunduk pada mekanik getaran, seluruh kasus termasuk pointer dan kartu indikator dapat diisi dengan minyak atau gliserin . Penyadapan di muka mengukur tidak dianjurkan karena akan cenderung memalsukan bacaan yang sebenarnya awalnya disajikan oleh tabung Bourdon gauge.The terpisah dari muka mengukur dan dengan demikian tidak berpengaruh pada pembacaan yang sebenarnya dari tekanan. Khas

berkualitas tinggi pengukur modern yang memberikan akurasi ± 2% dari rentang, dan alat pengukur presisi tinggi khusus dapat seakurat 0,1% dari skala penuh.

Dalam ilustrasi berikut wajah sampul transparan dari tekanan kombinasi digambarkan dan pengukur vakum telah dihapus dan mekanisme yang dihapus dari kasus ini. Ini mengukur tertentu adalah kombinasi vakum dan pengukur tekanan digunakan untuk diagnosis otomotif:

Indikator sisi dengan kartu dan dial

Mekanik sisi dengan Bourdon tube

sisi kiri wajah, digunakan untuk mengukur manifold vakum , dikalibrasi dalam sentimeter merkuri pada skala batin dan inci merkuri pada skala luarnya.

bagian kanan dari wajah yang digunakan untuk mengukur bahan bakar pompa tekanan dan dikalibrasi dalam pecahan dari 1 kgf / cm ² pada skala batin dan pound per inci persegi pada skala luarnya.

RINCIAN MEKANIK

MEKANIK RINCIAN

Stationary bagian:

A: block Receiver. Ini bergabung dengan pipa inlet ke ujung tetap tabung Bourdon (1) dan mengamankan pelat chassis (B). Kedua lubang menerima sekrup yang menahan kasus.

B: plate Chassis. Kartu wajah terhubung dengan. Ini berisi lubang bantalan untuk as roda.

C: plat chassis Sekunder. Ini mendukung ujung luar as roda. D: Tulisan untuk bergabung dan ruang dua piring chassis.

Pindah Bagian:

1. Stasioner ujung tabung Bourdon. Ini berkomunikasi dengan pipa inlet melalui blok penerima.

2. Pindah ujung tabung Bourdon. Akhir ini disegel. 3. Pivot dan pivot pin. 4. Tautan bergabung poros pin untuk tuas (5) dengan pin untuk memungkinkan rotasi

sendi. 5. Lever. Ini merupakan perpanjangan dari gear sektor (7). 6. Sektor gigi poros pin. 7. Sektor gigi. 8. Indikator jarum poros. Ini memiliki gigi memacu yang melibatkan gigi sektor (7)

dan meluas melalui wajah untuk mendorong jarum indikator. Karena jarak pendek antara bos tuas lengan link dan pin pivot dan perbedaan antara radius efektif gigi sektor dan dari gigi memacu, setiap gerakan dari tabung Bourdon adalah sangat diperkuat. Sebuah gerakan kecil tabung menghasilkan gerakan besar jarum indikator.

9. Spring preload rambut untuk kereta gigi untuk menghilangkan bulu gigi dan histeresis .

Diafragma

Setumpuk kapsul tekanan dengan diafragma bergelombang dalam aneroid pencatat tekanan udara . Tipe kedua dari pengukur aneroid menggunakan defleksi yang fleksibel

membran yang memisahkan daerah tekanan yang berbeda. Jumlah defleksi berulang untuk tekanan dikenal sehingga tekanan dapat ditentukan dengan menggunakan kalibrasi.Deformasi diafragma tipis tergantung pada perbedaan tekanan antara dua wajah. Wajah referensi bisa terbuka ke atmosfer untuk mengukur tekanan gauge, terbuka untuk port kedua untuk mengukur tekanan diferensial, atau dapat disegel

terhadap vakum atau tekanan referensi tetap untuk mengukur tekanan absolut. Deformasi dapat diukur dengan menggunakan mekanik, teknik optik atau kapasitif.Diafragma keramik dan logam yang digunakan.

Berguna kisaran: di atas 10 -2Torr[8] (kira-kira 1 Pa )

Untuk pengukuran absolut, kapsul dilas dengan tekanan di kedua sisi diafragma yang sering digunakan.

Bentuk:

Datar kerdut diratakan tabung kapsul

BELLOWS

Dalam pengukur dimaksudkan untuk merasakan tekanan kecil atau perbedaan tekanan, atau mengharuskan bahwa tekanan absolut diukur, kereta gigi dan jarum mungkin didorong oleh sebuah ruang tertutup dan disegel bellow, disebut aneroid, yang berarti "tanpa cairan". (Awal barometer menggunakan kolom cair seperti air atau cairan logam merkuri ditangguhkan oleh vakum .) ini konfigurasi bellow digunakan dalam barometer aneroid (barometer dengan jarum menunjukkan dan kartu panggilan), altimeter , ketinggian merekam barographs , dan ketinggian instrumen telemetri digunakan dalam balon cuaca radiosondes . Perangkat ini menggunakan ruang tertutup sebagai tekanan referensi dan didorong oleh tekanan eksternal. Instrumen pesawat lain sensitif seperti indikator kecepatan udara dan tingkat indikator memanjat ( variometers ) memiliki hubungan baik ke bagian internal dari ruang aneroid dan sebuah ruang melampirkan eksternal.

SENSOR TEKANAN ELEKTRONIKArtikel utama: sensor Tekanan

Piezoresistif Regangan Gage

Menggunakan piezoresistif efek pengukur regangan terikat atau dibentuk untuk mendeteksi ketegangan karena tekanan diterapkan.

Capacitive

Menggunakan rongga diafragma dan tekanan untuk menciptakan sebuah variabel kapasitor untuk mendeteksi ketegangan karena tekanan diterapkan.

Magnetic

Mengukur perpindahan dari diafragma dengan cara perubahan induktansi (keengganan), LVDT , Hall Effect , atau dengan arus eddy utama.

Piezoelektrik

Menggunakan piezoelektrik efek dalam materi tertentu seperti kuarsa untuk mengukur tekanan pada mekanisme penginderaan karena tekanan.

Optical

Menggunakan perubahan fisik serat optik untuk mendeteksi tekanan strain diterapkan karena.

Potensiometri

Menggunakan gerakan wiper sepanjang mekanisme resistif untuk mendeteksi strain disebabkan oleh tekanan diterapkan.

Resonan

Menggunakan perubahan frekuensi resonansi dalam mekanisme penginderaan untuk mengukur stres, atau perubahan dalam kepadatan gas, disebabkan oleh tekanan diterapkan.

KONDUKTIVITAS TERMAL

Umumnya, sebagai gas nyata peningkatan kepadatan-yang menunjukkan adanya peningkatan tekanan - kemampuannya untuk melakukan peningkatan panas. Dalam jenis ukuran, kawat filamen yang dipanaskan dengan menjalankan arus melalui itu. Sebuah termokopel atau Suhu Perlawanan Detector (RTD) kemudian dapat digunakan untuk mengukur suhu filamen. Suhu ini tergantung pada tingkat di mana filamen kehilangan panas ke gas sekitarnya, sehingga pada konduktivitas termal.Sebuah varian umum adalah mengukur Pirani , yang menggunakan filamen platinum tunggal baik sebagai unsur dipanaskan dan RTD.Indikator ini akurat dari 10 Torr sampai 10 Torr -3, tetapi mereka sensitif terhadap komposisi kimia dari gas yang diukur.

Dua-kawat

Satu kumparan kawat digunakan sebagai pemanas, dan lainnya digunakan untuk mengukur suhu di dekatnya karena konveksi .

Pirani (satu kawat)

Sebuah mengukur Pirani terdiri dari kawat logam terbuka dengan tekanan yang diukur.Kawat dipanaskan oleh arus yang mengalir melalui itu dan didinginkan oleh gas sekitarnya. Jika tekanan gas berkurang, efek pendinginan akan berkurang, maka suhu keseimbangan kawat akan meningkat. The resistensi dari kawat adalah fungsi dari suhu :

dengan mengukur tegangan melintasi kawat dan arus yang mengalir melalui itu, perlawanan (dan sehingga tekanan gas) dapat ditentukan. Jenis mengukur diciptakan oleh Marcello Pirani .

Pengukur termokopel dan termistor pengukur bekerja dengan cara yang sama, kecuali termokopel atau termistor digunakan untuk mengukur suhu kawat.

Berguna kisaran: 10 -3 - 10 Torr[9] (sekitar 10 -1 - 1000 Pa )

MENGUKUR IONISASI

Pengukur Ionisasi adalah alat pengukur yang paling sensitif untuk tekanan sangat rendah (juga disebut sebagai vakum keras atau tinggi).Mereka merasakan tekanan secara tidak langsung dengan mengukur ion listrik yang dihasilkan pada saat gas telah dibombardir dengan elektron. Ion sedikit akan diproduksi oleh gas kepadatan rendah. Kalibrasi sebuah pengukur ion tidak stabil dan tergantung pada sifat dari gas yang diukur, yang tidak selalu diketahui.Mereka dapat dikalibrasi terhadap pengukur McLeod yang jauh lebih stabil dan independen kimia gas. Emisi termionik menghasilkan elektron, yang bertabrakan dengan atom gas dan menghasilkan positif ion . Ion-ion tertarik untuk sesuai bias elektroda dikenal sebagai kolektor. Arus dalam kolektor sebanding dengan laju ionisasi, yang merupakan fungsi dari tekanan dalam sistem.Oleh karena itu, mengukur arus kolektor memberikan tekanan gas.Ada beberapa sub-jenis pengukur ionisasi.

Berguna kisaran: 10 -10 - 10 torr -3 (kira-kira 10 -8 - 10 -1 Pa)

Pengukur ion Kebanyakan datang dalam dua jenis: hot katoda dan katoda dingin. Jenis ketiga yang lebih sensitif dan mahal dikenal sebagai ukuran rotor berputar ada, tetapi tidak dibahas di sini.Pada katoda panas versi, filamen dipanaskan dengan listrik menghasilkan berkas elektron.Elektron perjalanan melalui alat ukur dan mengionisasi molekul gas di sekitar mereka.Ion-ion yang dihasilkan dikumpulkan pada elektroda negatif.Arus tergantung pada jumlah ion, yang tergantung pada tekanan gauge.Pengukur katoda panas akurat dari 10 Torr -3 sampai 10 -10 Torr. Prinsip di balik katoda dingin versi adalah sama, kecuali bahwa elektron diproduksi dalam pembuangan tegangan tinggi. Pengukur Katoda Dingin akurat dari 10 -2Torr sampai 10 -9 Torr.Ionisasi kalibrasi alat ukur sangat sensitif terhadap geometri konstruksi, komposisi kimia dari gas yang diukur, deposito korosi dan permukaan.Kalibrasi mereka dapat batal oleh aktivasi pada tekanan atmosfir atau vakum rendah. Komposisi gas di Vacuums tinggi biasanya akan tak terduga, sehingga spektrometer massa harus digunakan dalam hubungannya dengan mengukur ionisasi untuk pengukuran yang akurat.

KATODA HOT

Bayard-Alpert hot-katoda ionisasi mengukur

Sebuah pengukur ionisasi hot-katoda adalah terutama terdiri dari tiga elektroda bertindak bersama-sama sebagai triode , dimana katoda adalah filamen. Tiga elektroda adalah kolektor atau piring, filamen , dan jaringan . Arus kolektor diukur dalam picoamps oleh elektrometer . Tegangan filamen ke tanah biasanya pada potensial 30 volt, sedangkan tegangan grid pada 180-210 volt DC, kecuali ada opsional pemboman elektron fitur, dengan memanaskan jaringan, yang mungkin memiliki potensi tinggi sekitar 565 volt. Gauge ion yang paling umum adalah katoda-hot-Bayard Alpert gauge, dengan kolektor

ion kecil di dalam grid. Sebuah amplop kaca dengan pembukaan untuk vakum dapat mengelilingi elektroda, tetapi biasanya Gauge Nude dimasukkan dalam ruang vakum secara langsung, pin diberi makan melalui piring keramik di dinding ruangan. Hot-katoda pengukur dapat rusak atau kehilangan kalibrasi mereka jika mereka terkena tekanan atmosfer atau bahkan vakum rendah, sementara panas.Pengukuran dari pengukur-katoda panas ionisasi selalu logaritmik.

Elektron yang dipancarkan dari filamen bergerak beberapa kali dalam gerakan bolak-balik di sekitar grid sebelum akhirnya masuk grid. Selama gerakan-gerakan ini, beberapa elektron bertumbukan dengan molekul gas untuk membentuk sepasang ion dan elektron ( Electron ionisasi ). Jumlah tersebut ion sebanding dengan kerapatan molekul gas dikalikan dengan arus elektron yang dipancarkan dari filamen, dan ion ini tuangkan ke kolektor untuk membentuk arus ion. Karena kepadatan molekul gas sebanding dengan tekanan, tekanan diperkirakan dengan mengukur arus ion. Sensitivitas tekanan rendah panas-katoda pengukur dibatasi oleh efek fotolistrik. Elektron memukul grid menghasilkan x-ray yang menghasilkan kebisingan fotolistrik dalam kolektor ion. Hal ini membatasi jangkauan tua hot-katoda pengukur sampai 10 -8 Torr dan Bayard-Alpert menjadi sekitar 10 -10

Torr.Kabel tambahan pada potensi katoda dalam garis pandang antara kolektor ion dan grid mencegah efek ini.Dalam jenis ekstraksi ion tidak tertarik oleh kawat, tetapi oleh kerucut terbuka.Karena ion tidak bisa memutuskan bagian mana dari kerucut untuk memukul, mereka melewati lubang dan membentuk sinar ion. Ini sinar ion dapat diteruskan ke:

Faraday cangkir Piring microchannel detektor dengan Faraday cangkir Quadrupole massa analyzer dengan Faraday cangkir Massa quadrupole analyzer dengan detektor piring Microchannel Faraday cangkir ion lensa dan tegangan percepatan dan diarahkan pada sasaran untuk membentuk

menggerutu senjata . Dalam hal ini katup memungkinkan gas ke kandang grid-.

Lihat juga: ionisasi Elektron

DINGIN KATODA

Ada dua subtipe dari katoda dingin pengukur ionisasi: gauge Penning (ditemukan oleh Frans Michel Penning ), dan magnetron terbalik, juga disebut pengukur Redhead. Perbedaan utama antara keduanya adalah posisi anoda sehubungan dengan katoda . Baik memiliki filamen, dan masing-masing mungkin memerlukan DC potensi sekitar 4 kV untuk operasi. Magnetrons terbalik dapat mengukur ke 1x10 -12Torr . Demikian juga, katoda dingin pengukur mungkin enggan untuk memulai pada tekanan yang sangat rendah, karena tidak adanya dekat-gas yang membuat sulit untuk membangun sebuah elektroda saat ini - khususnya di pengukur Penning, yang menggunakan medan magnet aksial simetris untuk menciptakan jalur panjang untuk ion yang dari urutan meter. Di udara ambien, cocok ion-pasangan yang ubiquitously dibentuk oleh radiasi kosmik, dalam mengukur Penning, fitur desain yang digunakan untuk memudahkan set-up dari jalan keluarnya. Misalnya, elektroda dari alat pengukur Penning biasanya halus meruncing untuk memfasilitasi emisi bidang elektron. Pemeliharaan siklus pengukur katoda dingin, secara umum, diukur dalam tahun, tergantung pada jenis gas dan tekanan bahwa mereka beroperasi masuk Menggunakan alat pengukur katoda dingin dalam gas dengan komponen organik substansial, seperti fraksi minyak pompa, dapat mengakibatkan pertumbuhan film karbon halus dan pecahan dalam ukuran yang akhirnya baik sirkuit pendek elektroda alat ukur atau menghalangi generasi jalan keluarnya.

KALIBRASIPengukur tekanan baik secara langsung atau tidak langsung-membaca-. Hidrostatik dan

elastis tekanan alat pengukur mengukur secara langsung dipengaruhi oleh gaya yang bekerja pada permukaan dengan fluks insiden partikel, dan disebut alat pengukur pembacaan langsung. Pengukur termal dan ionisasi membaca tekanan secara tidak langsung dengan mengukur properti gas yang berubah dengan cara yang dapat diprediksi dengan kepadatan gas. Pengukuran tidak langsung rentan terhadap kesalahan lebih dari pengukuran langsung.

Mati-berat tester McLeod spec massa ionisasi +

TRANSIEN DINAMISKetika aliran fluida tidak dalam kesetimbangan, tekanan lokal mungkin lebih tinggi atau

lebih rendah dari rata-rata tekanan dalam suatu media.Gangguan ini merambat dari sumber mereka sebagai variasi tekanan membujur di sepanjang jalan propagasi.Ini juga disebut suara.Tekanan suara adalah penyimpangan tekanan sesaat lokal dari tekanan rata-rata disebabkan oleh gelombang suara. Tekanan suara dapat diukur dengan menggunakan mikrofon di udara dan hidrofon dalam air. Tekanan suara yang efektif adalah root mean square dari tekanan suara seketika selama suatu interval waktu tertentu.Tekanan suara biasanya kecil dan sering dinyatakan dalam satuan microbar.

Frekuensi respon dari sensor tekanan resonansi