현대 기술 및 산업 응용 분야에서 압력 센서는 중요한 측정 도구로서 중요한 역할을 합니다. 그 중 게이지 압력 센서, 차압 센서, 절대 압력 센서는 고유한 기능과 광범위한 적용 범위로 인해 압력 측정 분야의 3대 핵심 센서입니다. 본 논문에서는 이 세 가지 센서의 정의, 작동 원리, 측정 대상, 응용 시나리오 및 차이점을 심도 있게 논의합니다.
목차
게이지 압력 센서
정의 및 작동 원리
게이지 압력 센서는 상대 압력, 즉 대기압에 대한 압력 값을 측정하는 센서입니다. 이는 일반적으로 감지 요소(예: 스트레인 게이지 또는 압저항 요소)와 압력을 통신 신호로 변환하는 전자 회로로 구성됩니다. 감지소자에 외부 압력이 가해지면 소자는 작은 변형을 겪게 되고, 그 결과 저항값이 변화하게 되는데, 이 저항값은 전자회로에서 측정되어 압력과 관련된 통신 신호로 변환됩니다.
작동 원리
게이지 압력 센서는 대기압을 기반으로 하며 압력 판독값은 대기압의 차이를 기준으로 합니다. 예를 들어, 센서에 5bar의 값이 표시되면 실제 압력은 대기압보다 5bar 더 높습니다.
측정 객체 및 응용 프로그램
일반적으로 수압, 가스 압력, 액체 압력, 유체 제어, 레벨 측정 등과 같이 상대 압력이 필요한 응용 분야에 사용됩니다. 예를 들어 화학 공장에서는 게이지 압력 센서를 사용하여 파이프라인의 압력을 측정하여 작업이 안전한 한도 내에서 수행되도록 할 수 있습니다. 자동차에서 게이지 압력 센서는 타이어 압력을 측정하여 운전자에게 타이어 상태에 대한 정보를 제공하는 데 종종 사용됩니다. 가전제품에서 게이지 압력 센서는 압력 변화 모니터링, 환경 적응, 건강 모니터링과 같은 분야에 사용됩니다. 고도 측정, 날씨 변화 경보, 기류 모니터링 등과 같은 중요한 기능을 제공합니다.
특징:
- 대기압의 변화를 기준으로 합니다.
- 대기압이 변해도 게이지 압력 센서 판독값은 영향을 받지 않습니다.
- 가스 시스템, 유압 시스템과 같은 일반적인 산업 응용 분야에 적합합니다.
차압 센서
정의 및 작동 원리
차압 센서는 두 측정 챔버 사이의 압력 차이를 측정하는 센서입니다. 서로 다른 두 지점 사이의 압력 차이를 측정합니다. 이는 대기에 대한 이러한 압력점의 압력과는 관련이 없고 단지 압력점 간의 차이에만 관련됩니다. 일반적으로 측정 대상 매체와 연결된 두 개의 챔버로 구성되며 챔버 간의 압력 차이를 측정하여 압력이 결정됩니다. 차압 센서의 작동 원리는 센서의 다이어프램에서 직접 측정되는 압력을 기반으로 하여 다이어프램이 수압에 비례하는 미세 변위를 생성하고 이에 따라 저항 값의 변화가 발생하며 전자 회로가 이러한 변화를 감지하여 압력에 해당하는 표준화된 측정 신호로 변환합니다.
작동 원리
차압 센서는 두 지점의 압력을 동시에 측정하고 그 차이를 계산하여 상대 차압에 대한 값을 출력합니다. 예를 들어, 파이프라인의 양쪽 끝에서 차압 센서는 유량 측정 및 필터 막힘 감지에 일반적으로 사용되는 압력 차이를 측정할 수 있습니다.
측정 객체 및 응용 프로그램
차압 센서는 유량 측정, 액체 레벨 측정, 가스 분석 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. HVAC 시스템에서 차압 센서는 종종 공기 필터의 막힘을 측정하여 적시에 교체할 수 있도록 사용됩니다. 또한 차압 센서는 차량 엔진 입자 트랩의 전면과 후면 통로 사이의 배기 가스 압력 차이를 측정하여 트랩의 입자 축적 수준을 결정하는 데에도 사용되며, 이에 따라 "재생"을 위한 트리거 시간과 분사할 추가 연료의 양이 결정됩니다.
특징:
- 두 지점 사이의 압력 차이를 모니터링하는 데 이상적입니다.
- 유량 계산, 풍속 측정 등에 사용됩니다.
- 대기압의 영향을 무시하고 두 지점 사이의 압력 차이를 비교합니다.
절대 압력 센서
정의 및 작동 원리
절대 압력 변환기는 진공 또는 절대 영도에 상대적인 압력을 측정하는 변환기입니다. 게이지 압력 센서와 달리 절대 압력 센서는 측정 매체의 압력을 측정할 뿐만 아니라 환경의 가스 압력도 고려합니다. 절대 압력 센서는 게이지 압력 센서와 유사하게 작동하지만 기준점은 대기압이 아닌 절대 진공 또는 절대 영점입니다. 또는 완전히 압력이 없는 상태의 압력입니다. 절대 영압(진공)을 기준으로 하며 대기압의 영향을 받지 않습니다.
작동 원리
절대압 센서는 가스나 액체의 절대압을 측정하며 판독값에는 항상 대기압의 영향이 포함됩니다. 대기압이 변하더라도 절대압력 센서의 판독값은 절대압력을 반영합니다.
측정 객체 및 응용 프로그램
절대압 센서는 대기압 측정, 고고도 기상 관측, 일기 예보 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 의료 분야에서는 절대 압력 센서를 사용하여 인공호흡기의 가스 압력을 모니터링합니다. 또한 절대압력 센서를 이용해 흡기압력을 측정해 엔진 성능과 연비를 최적화한다.
특징:
- 대기압의 변화를 고려하여 진공과 비교하여 압력을 측정합니다.
- 절대 압력 센서의 사용은 고도 변화가 큰 애플리케이션과 같은 특정 환경에서 특히 중요합니다.
- 항공우주, 기상 모니터링, 진공 기술 등 정밀한 압력 모니터링이 필요한 고급 응용 분야에 사용됩니다.
세 가지 유형의 센서의 차이점
1. 측정 대상:
- 게이지 압력 센서는 대기압을 기준으로 압력을 측정합니다.
- 차압 센서는 두 측정 챔버 사이의 압력 차이를 측정합니다.
- 진공에 대한 압력 값을 측정하는 절대 압력 센서입니다.
2. 측정 원리:
- 면압 센서는 절대압 센서와 대기압 센서를 사용하여 절대압과 대기압의 차이를 계산하여 면압을 측정하고 계산합니다.
- 차압 센서는 두 개의 압력 센서를 사용하여 두 위치 간의 압력 차이를 측정합니다.
- 절대압 센서는 절대압 센서를 사용하여 측정한 결과에서 대기압을 빼서 절대압을 구합니다.
3. 측정 범위:
- 게이지 압력 센서는 일반적으로 넓은 측정 범위를 가지며 고압과 저압을 모두 측정할 수 있습니다.
- 차압 센서는 일반적으로 더 작은 차압 측정 범위에 사용됩니다.
- 절대 압력 센서에는 특정 응용 분야에 따라 달라지는 측정 범위가 있지만 일반적으로 진공 상태를 고려해야 합니다.
4. 적용 시나리오:
- 게이지 압력 센서는 산업 자동화, 자동차 산업, 의료 장비 및 기타 분야에서 일반적으로 사용됩니다.
- 차압 센서는 유량 측정, 액체 레벨 측정, 가스 분석 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
- 절대 압력 센서는 대기압 측정, 고고도 기상 관측 및 정확한 압력 측정이 필요한 기타 응용 분야에 더 중점을 둡니다.
결론
게이지 압력 센서, 차압 센서 및 절대 압력 센서는 압력 측정 분야의 세 가지 핵심 센서이며 각각 고유한 기능과 광범위한 응용 분야를 갖추고 있습니다. 작동 원리, 측정 대상 및 적용 시나리오에 대한 깊은 이해를 통해 이러한 센서를 더 잘 선택하고 사용하여 다양한 분야의 측정 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 기술이 계속 발전함에 따라 이러한 센서의 성능과 정확도는 지속적으로 향상되어 산업 생산 및 과학 연구에 더욱 신뢰할 수 있고 정확한 측정 데이터를 제공할 것입니다.