Đồng hồ đo áp suất

Pressure gauge is the device which is used to measure the intensity of the fluid or pressure. Theoretically, pressure is measured in terms of amount of perpendicula force applied to per unit area of a surface. While, it is difficult and tedious in real situation to consider what reference point is being used to calculate the pressure with respect to force and area. Thus, researchers have invented and developed such gauges or device which can measure pressure accurately and depending on the conditions. While selecting a pressure gauge, it is also important to consider which pressure type are we measuring? Whether is it absolute, differential, gauge, static or dymanic pressure? Thus, the gauge type may vary.
( Đồng hồ đo áp suất là thiết bị được sử dụng để đo lường áp suất của chất lỏng hoặc khí. Về mặt lí thuyết, áp suất được đo bằng một lực vuông góc tác dụng trên một đơn vị diện tích bề mặt. Trong khi đó, rất khó và rắc rối trong trường hợp thực tế để xem xét mốc qui chiếu nào đang được sử dụng để tính toán áp suất liên quan đến lực và diện tích. Do đó, các nhà nghiên cứu đã phát minh và phát triển các đồng hồ đo hoặc thiết bị như vậy có thể đo áp suất chính xác và phụ thuộc vào điều kiện khác. Trong khi chọn một đồng hồ đo áp suất, điều quan trọng là phải xem xét loại áp suất nào mà chúng ta đang đo? Cho dù là áp suất tuyệt đối, vi sai, đo lường, tĩnh hay động? Do đó, loại đồng hồ đo có thể khác nhau.)
Types of Pressure Gauges:
( Các loại đồng hồ đo áp suất):
Pressure gauge can be classified into hydrostatic, mechanical and electronics type gauges. These three main types are further classified as follows:
( Đồng hồ đo áp suất có thể được phân loại vào các loại đồng hồ thủy tĩnh, cơ khí và điện tử. Ba loại chính này được phân loại thêm như sau:)
1. Hydrostatic Pressure Gauge:
( Đồng hồ đo áp suất thủy tĩnh):
This type of pressure gauge measures the pressure to the hydrostatic force per unit area at the base of a column of a fluid. Hydrostaic pressure gauges are designed for linear calibration. It also gives measurement irrespective of which gas is being used. While these pressure gauges are poor in dynamic response. Mercury column Manometer is a type of hydrostatic pressure gauge.
( Loại đồng hồ đo áp suất này đo áp suất với lực thủy tĩnh trên một đơn vị diện tích dựa vào cột mốc của chất lỏng. Đồng hồ đo áp suất thủy tĩnh được thiết kế để có một hiệu chuẩn rất tuyến tính. Nó cũng cho phép đo bất kể khí nào đang được sử dụng. Trong khi các đồng hồ đo áp suất này chất lượng thấp trong phản ứng động. Áp kế cột thủy ngân là một loại đồng hồ đo áp suất thủy tĩnh.)

 

Hình 1. Áp kế thủy ngân

a. Liquid Column Gauge ( Manometer) or Mercury column Manometer
( Đồng hồ đo cột chất lỏng ( Áp kế) hoặc Áp kế cột thủy ngân)
In case of liquid column gauge, the column consists of liquid whose ends are exposed to different pressure. It works on the force applied due to gravity. The liquid in column will rise or fall unit it’s in equilibrium with the pressure difference between the two ends of the tube where force is applied due to fluid pressure. A U-shaped tube half filled with liquid is a simple example of liquid column gauge or manometer where one side is connected to the region of interest or applied pressure ( Pa) and other side as reference pressure also called as atmospheric pressure ( Po). The difference between applied pressure and atmospheric pressure can be calculated in terms of pressure head and density of liquid as h*ρ*g ( pressure head * density * acceleration due to gravity). It can be used for any fluid; however mercury is preferred due to its high density and low vapor pressure.
( Trong trường hợp đồng hồ đo cột chất lỏng, cột bao gồm chất lỏng trong ống có kết thúc được tiếp xúc với các áp lực khác nhau. Nó hoạt động trên lực được tác dụng vào do trọng lực. Chất lỏng trong cột sẽ tăng hoặc giảm đến khi trọng lượng nó ở trạng thái cân bằng với chênh lệch áp suất giữa hai đầu của ống nơi lực được tác dụng vào do áp suất chất lỏng. Một nửa ống hình chữ U chứa đầy chất lỏng là một ví dụ đơn giản về đồng hồ đo cột chất lỏng hoặc áp kế trong đó một bên là nối với vùng quan tâm hoặc áp suất tác dụng ( Pa) và bên kia là áp suất tham chiếu còn được gọi là áp suất khí quyển ( Po). Sự khác biệt giữa áp suất tác dụng và áp suất khí quyển có thể được tính toán dựa vào chiều cao cột áp và mật độ chất lỏng là h*ρ*g ( chiều cao cột chất lỏng * mật độ* gia tốc trọng trường). Nó có thể được sử dụng cho bất kỳ chất lỏng nào; tuy nhiên thủy ngân được ưu tiên cho mật độ cao và áp suất hơi thấp.)

Hình 2. Đồng hồ đo cột chất lỏng
Hình 2. Đồng hồ đo cột chất lỏng

b. Piston
In case of piston gauge, the pressure measurement is directly connected to the movement of piston. This type is generally used in hydraulic applications where there is a need to give response with shock, vibration and sudden pressure change. Pistton is connected to the secondary device to convert the signals into electric response.
( Trong trường hợp đồng hồ đo áp suất piston, dụng cụ đo áp suất được kết nối trực tiếp với sự chuyển động của piston. Loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng của thủy lực nơi cần phải đáp ứng với va chạm , dao động và thay đổi áp suất đột ngột. Piston được kết nối với thiết bị thứ cấp để chuyển đổi tín hiệu thành phản ứng điện.)

Hình 3. Đồng hồ đo piston
Hình 3. Đồng hồ đo piston

c. McLeod Gauge
This type of gauge isolates the gas and compresses it in a modified mercury manometer until, the pressure reaches to few milimeters of mercury. This technique is very slow and not preferable where continous monitoring is needed, while it can give good accurary. Its reading is dependent on the type of gas used as there is a compression mechanism. Thus, it ignores partial pressure from non- ideal gas or vapors like pump oils, mercury and even water( vapor) that compresses. Only, McLeod gauge measures the lowest direct pressure ( 0.1 Mpa) with current technology and with respect to properties of the gas.
(Loại máy đo này tách riêng biệt khí và nén trong áp kế thủy ngân biến đổi cho đến khi, áp suất đạt tới vài milimet thủy ngân. Kỹ thuật này rất chậm và không phù hợp để giám sát liên tục, nhưng có khả năng cho độ chính xác cao. Việc đọc nó phụ thuộc vào loại khí được sử dụng vì có cơ chế nén. Do đó, nó bỏ qua một phần áp suất từ khí hoặc hơi không lý tưởng như dầu bơm, thủy ngân và thậm chí cả nước ( hơi) nén. Chỉ có điều, máy đo McLeod đo áp suất trực tiếp thấp nhất ( 0,1 Mpa) với công nghệ hiện nay và liên quan đến tính chất của khí.)

 

Hình 4. Đồng hồ đo McLeod

2. Mechanical/ Aneroid Pressure Gauge:
      ( Đồng hồ đo áp suất cơ học Aneroid)
a. Bourdon Tube
Bourdon tube is a circular shaped tube having an oval cross section. It works on the principle that when there is a variation in internal and external pressure, the bent tube will change its shape due to expose. When the pressure is applied internally, the tube will start to straighten and returns to its original position after pressure is released. Depending on the tube material, bourdon tube has wide variety of applications. It is used in negative or posotive pressure ranges. On the other hand, bourdon tubes are most widely used in process plant at industrial level. It gives direct pressure measurement with fast response and wide operating range. It is inexpensive and give good sensitivity, while can be sensitive to temperature and give hysteresis on cycling.
( Ống Bourdon là một ống hình tròn có mặt cắt hình bầu dục. Nó hoạt động theo nguyên tắc khi có sự thay đổi về áp suất bên trong và bên ngoài, ống uốn cong sẽ thay đổi hình dạng của nó do phơi sáng. Khi áp suất được tác dụng bên trong, ống sẽ bắt đầu duỗi thẳng và trở về vị trí ban đầu sau khi áp suất được giải phóng. Tùy thuộc vào vật liệu ống, ống bourdon có nhiều ứng dụng khác nhau. Nó được sử dụng trong phạm vi áp suất âm hoặc dương. Mặt khác, ống bourdon được sử dụng rộng rãi nhất trong các nhà máy chế biến ở quy mô công nghiệp. Nó cung cấp dụng cụ đo áp suất trực tiếp với phản ứng nhanh và phạm vi hoạt động rộng. Nó không tốn kém và cho độ nhạy tốt, trong khi có thể nhạy với nhiệt độ và gây ra hiện tượng trễ khi đi xe đạp.)

Hình 5. Ống Bourdon
Hình 5. Ống Bourdon

b. Diaphragm ( Màng)
Diaphragm is a flexible disc either in flat shape or concentric and made of metal with high tolerance. It can be used in measurement of pressure where deflection takes place. It is usually used for high pressure applications and to isolate the process fluid. It has proven and developed design which provides minium friction, hysteresis and calibration problems. It is applicable where electrical transducer is used for pressure measurement.
( Màng là một đĩa dẻo có dạng phẳng hoặc đồng tâm và được làm bằng kim loại có khả năng chịu đựng cao. Nó có thể được sử dụng để đo áp suất tại nơi xảy ra hiện tượng lệch hướng. Nó thường được sử dụng cho các ứng dụng áp suất cao và để cô lập chất lỏng. Nó đã được chứng minh và phát triển thiết kế cung cấp các vấn đề về ma sát, hiện tượng trễ và hiệu chuẩn nhỏ nhất. Nó được áp dụng khi bộ chuyển đổi điện được sử dụng để đo áp suất.)

Hình 6. Đồng hồ đo áp suất màng
Hình 6. Đồng hồ đo áp suất màng

c. Bellows and Capsule
Bellows use the sealed chamber as a reference pressure and later driven by external pressure. The capsule usually consit two circular shaped, convoluted membrane ( strainless steel) sealed tight around the circumference, while the membrane is attached at one end to the source and the other end to an indicating instrument. It is used to sense small pressure as well as small pressure difference or small pressure requires that as an absolute pressure. It is used in sensitive part of aircraft such as air speed indicators, rate of climb indicators and in processing equipment like cryogenic vessels.
( Ống thổi sử dụng buồng kín làm áp suất tham chiếu và sau đó được điều khiển bởi áp suất bên ngoài. Hộp kín thường bao gồm hai màng hình tròn, phức tạp ( thép không gỉ) được làm kín chặt chẽ xung quanh , trong khi màng được gắn ở một đầu vào nguồn và đầu kia vào một dụng cụ chỉ định. Nó được sử dụng để cảm ứng áp suất nhỏ cũng như chênh lệch áp suất nhỏ hoặc áp suất nhỏ đòi hỏi đó là một áp suất tuyệt đối. Nó được sử dụng trong các bộ phận nhạy cảm của máy bay như chỉ số tốc độ không khí, chỉ số tốc độ lên cao và trong các thiết bị chế biến như tàu đông lạnh.)

Hình 7. Đồng hồ đo áp suất Bellow được gắn trên tàu
Hình 7. Đồng hồ đo áp suất Bellow được gắn trên tàu

3. Electronic Pressure Gauge:
( Đồng hồ đo điện tử)
a. Thermal conductivity ( Độ dẫn nhiệt)
In this type of gauge a wire filament is heated by running current through it. As a gas increases in density, it can increase in pressure and ability to conduct heat. In this gauge, a thermocouple or RTD is used to measure the temperature of the filament. This temperature is dependent on the rate at which gas loses heat to the surrounding gas. The chemical composition of gas is very sensitive while calibrating temperature and so as pressure.
( Trong loại đồng hồ đo này một sợi dây được làm nóng bằng cách cho dòng điện chạy qua nó. Khi khí tăng mật độ, nó có thể làm tăng áp suất và khả năng dẫn nhiệt. Trong đồng hồ đo này, một cặp nhiệt điện hoặc RTD được sử dụng để đo nhiệt độ của sợi dây. Nhiệt độ này phụ thuộc vào tốc độ khí mất nhiệt truyền cho khí xung quanh. Thành phần hóa học của khí rất nhạy trong khi hiệu chỉnh nhiệt độ và do đó là áp suất.)

Hình 8. Đồng hồ đo áp suất chân không Pirani theo nguyên lý dẫn nhiệt
Hình 8. Đồng hồ đo áp suất chân không Pirani theo nguyên lý dẫn nhiệt

b. Ionization Gauge ( Đồng hồ đo ion hóa)
It measures pressure indirectly by sensing the number of electrical ions produced when the gas is bombarded with electrons. It is most sensitive gauges for very low pressure especially in the conditions like high vacuum.
( Nó đo áp suất gián tiếp bằng cách cảm ứng số lượng ion điện được sản xuất khi khí bị phá vỡ bằng electron. Nó là đồng hồ đo nhạy cảm nhất cho áp suất rất thấp đặc biệt là trong điều kiện như chân không cao.)

Hình 9. Máy đo ion hóa Cathode nóng Bayard- Alpert

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *