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Druck ist definiert als Kraft pro Fläche. Das Formelzeichen ist p und übliche Einheiten zur Druckmessung sind Bar (bar) und Pascal (Pa), wobei 1 Bar 105 Pascal entspricht.
Bei der Druckmessung wird zwischen Relativdrücken, Differenzdrücken und Absolutdrücken unterschieden. Relativdrücke beziehen sich auf einen Bezugsdruck, der in der Regel der atmosphärische Luftdruck ist. Bei Absolutdrücken ist der Bezugspunkt Null. Beim Differenzdruck handelt es sich um den Unterschied zwischen zwei beliebigen Drücken [28].
Auch bei den Druckmessgeräten kann zwischen reinen Anzeigeelementen und Sensoren unterschieden werden. U-Rohr-Manometer und Federmanometer sind reine Anzeigeelemente, während die elektrischen Manometer mit Sensoren arbeiten. Auch Kombinationen aus Anzeigeelementen und Sensoren sind möglich, z.B. bei Differenzdruckmessgeräten zur Messung eines Filterdrucks.
7.6.1 U-Rohr-Manometer
7.6.1 U-Rohr-Manometer – 7.6.2 Federmanometer – 7.6.3 Elektrische Manometer
U-Rohr-Manometer bestehen aus einem gebogenen Glasrohr, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Wenn sich die Drücke an den beiden Enden des U-Rohrs unterscheiden, stellen sich unterschiedliche Flüssigkeitshöhen in den beiden Schenkeln ein. Daraus kann die Druckdifferenz berechnet werden (Abb. 31) [29].
Abb. 31: U-Rohr-Manometer
7.6.2 Federmanometer
7.6.1 U-Rohr-Manometer – 7.6.2 Federmanometer – 7.6.3 Elektrische Manometer
Bei Federmanometern kommen zur Druckmessung metallische Federn verschiedener Art zum Einsatz. Die Eichung erfolgt mithilfe von Flüssigkeitsmanometern.
Die Vorteile der Federmanometer liegen in ihren geringen Kosten und ihrer Unempfindlichkeit (Abb. 32) [29].
Abb. 32: Druckmessgerät mit Rohrfeder
Foto Manometer AG
7.6.3 Elektrische Manometer
7.6.1 U-Rohr-Manometer – 7.6.2 Federmanometer – 7.6.3 Elektrische Manometer
Es gibt verschiedene Arten von elektrischen Drucksensoren. Im Folgenden sollen der kapazitive und der piezoresistive Drucksensor näher erläutert werden.
Das zugrunde liegende Messprinzip von kapazitiven Drucksensoren ist ein Luftspalt-Kondensator. Zwei Elektroden sind durch einen Luftspalt getrennt, in dem sich eine Membran befindet. Besteht zwischen den beiden Seiten der Membran eine Druckdifferenz, bewegt sich die Membran aus der Symmetrielage, wodurch sich die Kapazität ändert [30].
Bei piezoresistiven Drucksensoren wird eine Membran mit aufgebrachten elektrischen Widerständen durch einen äusseren Druck verformt, wobei eine druckabhängige Spannung gemessen werden kann. Daraus kann auf den Druck geschlossen werden.