Einführung
Der Druck ist eine der wichtigsten physikalischen Messgrößen in verschiedenen Branchen und Anwendungsbereichen. Es gibt verschiedene Arten von Drucksensoren für unterschiedliche Anwendungen, darunter Absolutdruck-, Relativdruck- und Differenzdrucksensoren. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf Absolutdrucksensoren, ihre Funktionsprinzipien und Anwendungen.
Was ist absoluter Druck?
Der absolute Druck bezieht sich auf den tatsächlichen Druck relativ zum absoluten Vakuum. Dieser Druck umfasst den atmosphärischen Druck sowie jeden zusätzlich aufgebrachten Druck. Der Luftdruck auf Meereshöhe beträgt etwa 101,3 Kilopascal (kPa) und nimmt mit zunehmender Höhe ab. Um den absoluten Druck genau zu messen, muss der atmosphärische Druck vom Messwert abgezogen werden.
Warum ist die Absolutdruckmessung wichtig?
Die Messung des Absolutdrucks ist in vielen Bereichen unerlässlich, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der Pharmaindustrie und dem Gesundheitswesen. In der Luft- und Raumfahrt ist es notwendig, den absoluten Druck zu messen, um den Luftdruck in der Kabine eines Flugzeugs zu steuern und den Komfort und die Sicherheit der Passagiere zu gewährleisten. In Automobilanwendungen wird die Absolutdruckmessung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und des Lufteinlasses in Motoren eingesetzt. In der Lebensmittelindustrie sind Absolutdrucksensoren unerlässlich, um sicherzustellen, dass Lebensmittel- und Getränkeverpackungen aus Hygiene- und Sicherheitsgründen ordnungsgemäß versiegelt sind. In der Pharmaindustrie und im Gesundheitswesen ist die Absolutdruckmessung bei Prozessen wie der Sterilisation, der pharmazeutischen Herstellung und der Blutdruckmessung wichtig.
Wie funktionieren Absolutdrucktransmitter?
Ein Absolutdrucktransmitter enthält typischerweise ein Sensorelement, einen Signalaufbereiter und einen Ausgangskreis. Das Sensorelement wandelt den Druck in ein elektrisches Signal um und der Signalaufbereiter kompensiert Temperatur, Nichtlinearität und andere Fehler. Der Ausgangsschaltkreis wandelt das Signal in ein geeignetes Ausgangsformat wie 4-20 mA, Spannung oder Frequenz um.
Das Sensorelement in einem Absolutdrucktransmitter kann ein piezoresistiver, kapazitiver oder piezoelektrischer Sensor sein. Ein piezoresistiver Sensor besteht aus einer Membran, die sich durch den ausgeübten Druck verformt und so eine Widerstandsänderung erzeugt. Die Widerstandsänderung wird üblicherweise mit einer Wheatstone-Brückenschaltung gemessen. Ein kapazitiver Sensor besteht aus zwei parallelen Platten, die mit dem ausgeübten Druck die Kapazität zwischen ihnen ändern. Diese Kapazitätsänderung wird dann in ein elektrisches Signal umgewandelt. Ein piezoelektrischer Sensor wandelt Druck in eine elektrische Ladung um, die dann von einer Verstärkerschaltung gemessen wird.
Anwendungen von Absolutdrucktransmittern
Es gibt viele Anwendungen von Absolutdrucktransmittern in verschiedenen Branchen. Einige der wichtigsten Anwendungen sind wie folgt:
1. Luft- und Raumfahrt: Absolutdrucktransmitter werden zur Messung des Kabinendrucks in Luft- und Raumfahrzeugen eingesetzt. Sie werden auch in Flugsteuerungssystemen und Triebwerkssteuerungssystemen eingesetzt.
2. Automobil: Absolutdrucktransmitter werden verwendet, um den Druck im Ansaugkrümmer eines Motors zu messen. Mit dieser Messung werden die Prozesse der Kraftstoffeinspritzung und Luftansaugung gesteuert und eine optimale Motorleistung sichergestellt.
3. Lebensmittel und Getränke: Absolutdrucktransmitter werden verwendet, um sicherzustellen, dass Lebensmittel- und Getränkeverpackungen ordnungsgemäß versiegelt sind, um Kontamination und Verderb zu verhindern.
4. Gesundheitswesen: Absolutdrucktransmitter werden zur Messung des Blutdrucks sowie zur Überwachung des Luftdrucks in Operationssälen und Reinräumen zur Vermeidung von Kontaminationen eingesetzt.
5. Industrielle Anwendungen: Absolutdrucktransmitter werden in verschiedenen industriellen Anwendungen wie Hydrauliksystemen, Pneumatiksystemen und Prozesssteuerungssystemen eingesetzt. Sie werden auch zur Druckmessung in Kesseln, Rohrleitungen und Druckbehältern eingesetzt.
Vorteile von Absolutdrucktransmittern
1. Hohe Genauigkeit: Absolutdrucktransmitter bieten hochgenaue Messungen und eignen sich daher für kritische Anwendungen.
2. Großer Messbereich: Absolutdrucktransmitter können Drücke von einigen Millibar bis zu mehreren hundert Bar messen.
3. Langlebig: Absolutdrucktransmitter sind in der Regel darauf ausgelegt, rauen Umgebungen standzuhalten, wie sie beispielsweise in Industrieumgebungen vorkommen.
4. Einfache Installation: Absolutdrucktransmitter sind in der Regel einfach zu installieren und können in bestehende Steuerungssysteme integriert werden.
Abschluss
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Absolutdrucktransmitter unverzichtbare Geräte zur Druckmessung in verschiedenen Bereichen sind, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobil, Lebensmittel und Getränke, Gesundheitswesen und industrielle Anwendungen. Diese Geräte bieten hohe Genauigkeit, einen großen Messbereich, Langlebigkeit und einfache Installation. Durch den Einsatz von Absolutdrucktransmittern können Branchen ihre Prozesse verbessern, Sicherheit gewährleisten und Kosten senken.