最新のテクノロジーや産業用途において、圧力センサーは重要な測定ツールとして重要な役割を果たしています。中でも、ゲージ圧センサー、差圧センサー、絶対圧センサーは、その独自の機能と幅広い応用範囲から、圧力計測分野の3本柱センサーです。このホワイトペーパーでは、これら 3 つのセンサーの定義、動作原理、測定対象、アプリケーションシナリオ、および違いについて詳しく説明します。
目次
ゲージ圧力センサー
定義と操作の原則
ゲージ圧センサーは、相対圧力、つまり大気圧に対する圧力値を測定するセンサーです。通常、検出素子 (ひずみゲージやピエゾ抵抗素子など) と、圧力を通信信号に変換する電子回路で構成されます。外部圧力が感知素子に加えられると、素子はわずかな変形を受け、その結果抵抗値が変化し、その変化が電子回路によって測定され、圧力に関連する通信信号に変換されます。
操作原則
ゲージ圧センサーは大気圧に基づいており、圧力の測定値は大気圧の差に比例します。たとえば、センサーが 5 bar の値を表示した場合、実際の圧力は大気圧より 5 bar 高いことになります。
測定オブジェクトとアプリケーション
通常、水圧、ガス圧、液体圧力、流体制御、レベル測定など、相対圧力が必要な用途で使用されます。たとえば、化学プラントでは、ゲージ圧センサーを使用してパイプライン内の圧力を測定し、安全な範囲内で作業が行われていることを確認できます。自動車では、タイヤの状態に関する情報をドライバーに提供するために、タイヤの空気圧を測定するためにゲージ圧センサーがよく使用されます。家庭用電化製品では、ゲージ圧センサーは圧力変化の監視、環境適応、健康状態の監視などの分野で使用されます。高度測定、気象変化警報、気流監視などの重要な機能を提供します。
特徴：
- 大気圧の変化に基づく。
- 大気圧が変化しても、ゲージ圧センサーの測定値は影響を受けません。
- ガスシステム、油圧システムなどの一般的な産業用途に適しています。
差圧センサー
定義と操作の原則
差圧センサーは、2つの測定室間の圧力差を測定するセンサーです。 2 つの異なる点間の圧力差を測定します。大気に対するこれらの圧力点の圧力には関係せず、圧力点間の差のみに関係します。通常、測定対象の媒体に接続された 2 つのチャンバーから構成され、チャンバー間の圧力差を測定することで圧力が求められます。差圧センサーの動作原理は、センサーのダイアフラム上で直接測定される圧力に基づいており、ダイアフラムが水圧に比例した微小な変位を生成し、これにより抵抗値の変化が生じます。電子回路はこの変化を検出し、圧力に対応する標準化された測定信号に変換します。
操作原則
差圧センサは、2点の圧力を同時に測定し、その差を演算することで相対差圧の値を出力します。たとえば、差圧センサーはパイプラインの両端で圧力差を測定でき、これは一般に流量測定やフィルターの詰まり検出に使用されます。
測定オブジェクトとアプリケーション
差圧センサは、流量測定、液面測定、ガス分析などの分野で広く使用されています。 HVAC システムでは、適時に交換できるようにエア フィルターの詰まりを測定するために差圧センサーがよく使用されます。さらに、差圧センサーは、車両のエンジン粒子トラップの前部通路と後部通路の間の排気ガス圧力の差を測定して、トラップ内の粒子蓄積レベルを判断するためにも使用されます。これにより、「再生」のトリガー時間と追加燃料の噴射量が決まります。
特徴：
- 2点間の圧力差の監視に最適です。
- 流量計算や風速測定などに使用されます。
- 大気圧の影響を無視して、2 点間の圧力差を比較します。
絶対圧センサー
定義と操作の原則
絶対圧力トランスデューサは、真空または絶対零度を基準とした圧力を測定するトランスデューサです。ゲージ圧センサーとは異なり、絶対圧センサーは被測定媒体の圧力を測定するだけでなく、環境内のガス圧力も考慮します。絶対圧センサーはゲージ圧センサーと同様に機能しますが、基準点は大気圧ではなく絶対真空または絶対零度になります。あるいは完全に圧力のない状態の圧力。絶対零度（真空）を基準にしており、大気圧の影響を受けません。
操作原則
絶対圧力センサーは気体または液体の絶対圧力を測定し、その測定値には常に大気圧の影響が含まれます。大気圧が変化しても、絶対圧センサーの指示値は絶対圧を反映します。
測定オブジェクトとアプリケーション
絶対圧センサーは、気圧測定、高層気象観測、天気予報などの分野で広く使用されています。医療分野では、人工呼吸器内のガス圧力を監視するために絶対圧力センサーが使用されます。さらに、絶対圧力センサーを使用して吸気圧力を測定し、エンジン性能と燃費を最適化します。
特徴：
- 大気圧の変化を考慮して、真空と比較した圧力を測定します。
- 絶対圧力センサーの使用は、高度の変動がある用途などの特定の環境では特に重要です。
- 航空宇宙、気象監視、真空技術など、正確な圧力監視を必要とするハイエンドのアプリケーションで使用されます。
3種類のセンサー間の違い
1. 測定対象:
- ゲージ圧センサーは、大気圧に対する相対的な圧力を測定します。
- 差圧センサーは、2 つの測定チャンバー間の圧力差を測定します。
- 真空に対する相対的な圧力値を測定する絶対圧力センサー。
2. 測定原理:
- 面圧センサは、絶対圧センサと大気圧センサを使用し、絶対圧と大気圧の差を計算することで表面圧力を測定・算出します。
- 差圧センサーは、2 つの圧力センサーを使用して 2 つの場所間の圧力差を測定します。
- 絶対圧センサーは、絶対圧センサーを使用して測定し、測定結果から大気圧を減算して絶対圧を求めます。
3. 測定範囲:
- ゲージ圧センサーは通常、測定範囲が広く、高圧と低圧の両方を測定できます。
- 差圧センサーは通常、より小さな差圧測定範囲に使用されます。
- 絶対圧力センサーの測定範囲は特定の用途に応じて異なりますが、通常は真空状態を考慮する必要があります。
4. アプリケーションシナリオ:
- ゲージ圧センサーは、産業オートメーション、自動車産業、医療機器などの分野で一般的に使用されています。
- 差圧センサは、流量測定、液面測定、ガス分析などの分野で広く使用されています。
- 絶対圧力センサーは、大気圧測定、高高度気象観測、および正確な圧力測定が必要なその他のアプリケーションに重点を置いています。
結論
ゲージ圧センサー、差圧センサー、絶対圧センサーは圧力計測分野の3大センサーであり、それぞれに独自の機能と幅広い用途があります。動作原理、測定対象、アプリケーションシナリオを深く理解することで、これらのセンサーをより適切に選択して使用し、さまざまな分野の測定ニーズを満たすことができます。テクノロジーが発展し続けるにつれて、これらのセンサーの性能と精度は向上し続け、工業生産や科学研究により信頼性が高く正確な測定データを提供することになります。