Fonctionnement des transducteurs basse pression

Un transducteur de pression est un appareil de mesure qui convertit une pression appliquée en un signal électrique. Généralement, un transducteur de pression est constitué de deux parties, un matériau élastique qui se déforme sous l'application d'une pression et une partie électrique qui détecte cette déformation.

Comment fonctionnent les transducteurs basse pression

En fonction de la plage de pressions à mesurer, le matériau élastique reçoit différentes formes et tailles, telles que tube de bourdon, piston, diaphragme et soufflet. Le plus courant d'entre eux est le diaphragme.
Trois types d'appareils électriques différents peuvent être fixés à ce matériau élastique pour fabriquer des transducteurs de pression. Ceux-ci incluent les types résistifs, capacitifs et inductifs.

• Les transducteurs de pression résistifs utilisent des jauges de contrainte, qui sont liées au matériau déformable. Toute modification de la déformation entraîne la modification de la résistance électrique de chaque jauge de contrainte qui peut être mesurée par un pont de Wheatstone.
• Dans les transducteurs de pression de type capacitif, le changement de pression est le changement de capacité mesuré entre deux plaques capacitives. Une plaque collée au côté déformable du matériau élastique tandis qu'une autre est collée à la surface non pressurisée.
• Dans un transducteur de pression inductif, la déformation du matériau élastique est utilisée pour fournir un mouvement linéaire d'un noyau ferromagnétique. Ce mouvement linéaire fera varier le courant alternatif induit.

Mesure basse pression

Parmi les différentes pressions, les transducteurs discutés de la jauge Bourdon, de la jauge à membrane piézorésistive et de la jauge à membrane capacitive conviennent à mesurer les basses pressions de vide. Le manomètre Bourdon peut mesurer approximativement dans la plage de 0 à 1 000 mbar, tandis que les manomètres à membrane peuvent mesurer dans la plage de 0,1 à 1 000 mbar.
Pour les très basses pressions, il existe d'autres types de transducteurs disponibles, basés sur d'autres des principes. Il s'agit notamment de la jauge Pirani, du thermocouple et de la jauge d'ionisation.
Les deux premières techniques sont basées sur la vitesse à laquelle la chaleur est perdue à partir d'un filament chauffé placé dans un environnement à basse pression. Cette perte de chaleur dépend du nombre de molécules de gaz par unité de volume.

• Jauge Pirani – Cette jauge calcule la température du filament en mesurant la résistance du filament. La mesure de la résistance est mesurée à l'aide d'un circuit en pont de Wheatstone. La relation entre la résistance et la pression appliquée est hautement non linéaire.
• Thermocouple – Dans ce type de transducteur de pression, un thermocouple est fixé au filament chauffé pour mesurer sa température. Pour la température de référence dans le thermocouple, la température ambiante est utilisée. La tension de sortie du thermocouple varie de manière non linéaire avec la pression du gaz.
• Jauge d'ionisation – Il est très utile pour mesurer de très petites pressions dans la plage de 10–3 atm à 10–13 atm. Ici, le gaz, dont la pression doit être mesurée, est ionisé à l'aide d'un filament chauffé. Le courant est mesuré entre deux électrodes dans la région ionisée, qui dépend de la pression du gaz, car le nombre d'ions par unité de volume dépend de la pression du gaz.

La relation entre le courant et la pression est linéaire

La mesure basse pression est utilisée dans des applications telles que :

• Dans les domaines médicaux :nébuliseurs, spiromètres, etc.
• Dans les industries :contrôle CVC, pression statique des conduits, etc.

L'intérêt croissant pour le marché concerne les matériaux à l'intérieur des transducteurs de pression :

• Le mercure est contenu dans certains pour conduire la détection de la pression à la sortie électrique. Dans de nombreux États, le mercure est une substance interdite bien qu'elle ne soit pas appliquée ou, dans certains cas, elle bénéficie d'une clause de droits acquis sur les équipements existants qui peuvent utiliser du mercure, mais l'interdit sur les nouveaux produits.
• La deuxième substance est le NaK (sodium potassium) qui est utilisé à la place du mercure dans le transducteur. NaK lancera une étincelle s'il est exposé à l'air (oxygène). Dans les environnements où l'inflammabilité est élevée, cela représente un danger.
• Il existe maintenant un nouveau produit sur le marché qui a un diaphragme beaucoup plus épais (ce qui prolonge la durée de vie) et est livré avec une garantie plus longue que les autres produits. Il n'a pas de remplissage et fait son travail par l'électronique.

Nous avons le sentiment que la pression du marché finira par rendre le mercure et le NaK inacceptables pour les clients de ceux qui fabriquent des produits avec des équipements utilisant ces capteurs.

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