Messprinzipien und Sensoren zur Druckmessung           Begriffe     Sensoren und Messprinzipien     Unmittelbare Druckmessgeräte     Mittelbare Druckmessgeräte     Umrechnung wichtiger Druckeinheiten     Begriffe Absolutdruck Ein Druck, der auf den Bezugsdruck "0" (Vakuum) bezogen ist, wird als absoluter Druck oder Absolutdruck bezeichnet. Zur Unterscheidung von anderen Druckarten wird er mit dem Index abs gekennzeichnet (pabs).   Atmosphärischer Luftdruck Der für die Messung von Umgebungsbedingungen auf der Erde wichtigste Druck ist der atmosphärische Luftdruck pamb. Er ensteht durch das Gewicht der Lufthülle, die die Erde bis zu einer Höhe von etwa 500km umgibt. Bis zu dieser Höhe in der der absolute Druck pabs = 0 herrscht, nimmt der atmosphärische Luftdruck ständig ab. In Meereshöhe beträgt der Luftdruck pamb im Mittel 1013,25hPa. Der auf Meereshöhe bezogene Luftdruck ist der effektive Luftdruck am Messort, umgerechnet auf Meereshöhe. Die Umrechnung erfolgt durch die Addition einer Druckdifferenz, die durch das Gewicht der Luftsäule zwischen dem Messort und der Meereshöhe entsteht. Dadurch wird erreicht, dass Luftdrücke unabhängig von der Meereshöhe miteinander verglichen werden können. Bei den so genannten Hoch- oder Tiefdrucklagen unseres Wetters schwankt der Luftdruck um ca. ± 5%.   Setzt man eine in den verschiedenen Abständen von der Erdoberfläche gleiche Temperatur voraus, so nimmt der Luftdruck bei zunehmender Höhe nach einer Exponentialfunktion ab. Hier gilt die so genannte internationale Höhenformel: mit der der effektive Luftdruck in einer bestimmten Höhe h bestimmt werden kann.   Differenzdruck Die Differenz zweier Drücke p1 und p2 wird Druckdifferenz p = p1 - p2 genannt. In Fällen, bei denen die Differenz zweier Drücke selbst die Messgröße darstellt, spricht man vom Differenzdruck p12.   Atmosphärische Druckdifferenz, Überdruck Im Bereich der Technik wird am häufigsten die atmosphärische Druckdifferenz pe gemessen. Sie ist die Druckdifferenz zwischen pabs und pamb. Man nennt diese Druckdifferenz Überdruck. Man spricht von positivem Überdruck, wenn der absolute Druck höher, von negativem Überdruck, wenn er niedriger als der atmosphärische Luftdruck ist.   Piezoelektrischer Effekt An der Oberfläche bestimmter Stoffe sammelt sich in Abhängigkeit von der einwirkenden Gewichtskraft eine elektrische Ladung an. Diese der Gewichtskraft proportionale Ladung kann zur Druckmessung herangezogen werden.       Messprinzipien und Sensoren zur Druckmessung   Man unterscheidet bei der Druckmessung die Geräte, die die Messgröße direkt aus einer der beiden Basisbeziehungen ermittelt: oder und solche Geräte, die Längenänderungen, elektrische, optische oder chemische Auswirkungen einer Druckänderung in ein entsprechendes Signal wandeln.       Unmittelbare Druckmessgeräte   Flüssigkeitsdruckmessgeräte Der zu messende Druck p wird mit der Höhe h einer Flüssigkeitssäule verglichen. Nach obenstehender Formel wird der Druck bestimmt (m: Dichte des Messmediums, g: Erdbeschleunigung).   Druckwaagen/Kolbendruckmessgeräte Druckwaagen bzw. Kolbendruckmessgeräte arbeiten nach der Basisdefinition des Drucks. Der Druck wirkt auf eine definierte Fläche A und bewirkt eine Kraft F. Diese Kraft wird beispielsweise mit der einer Feder oder eines Gegengewichtes verglichen. Der Federweg oder die Masse des Gewichtes ist dann ein Maß für den Druck.         Mittelbare Druckmessgeräte   mechanische Druckmessgeräte Die am meisten eingesetzten mechanischen Druckmessgeräte sind die mit federelastischen Messgliedern (Bourdonrohr). Hierbei gelangt der Druck in einen definierten Druckraum des Messorgans von dem sich eine oder mehrere der Wände proportional zum Druck elastisch verformen.   elektronische Drucksensoren Es existieren eine Vielzahl von elektrischen Drucksensoren mit unterschiedlichsten Messprinzipien. Im Folgenden sind hier nur einige wichtige Verfahren genannt:   Dehnungsmesssteifen, Halbleiterdehnungsstreifen (piezoresistiver Effekt) etc. Durch Druckbeaufschlagung ändert sich die Länge und damit der Wert eines elektrischen Widerstandes nach folgender Formel:   wobei der spezifische Widerstand, l und Q Länge und Querschnitt des Widerstandes darstellen.   Diese Widerstandsänderung wird über ein spezielles Auswerteverfahren, der sogennannten Wheatstone´schen Messbrücke ausgewertet und in ein druckabhängiges Ausgangssignal umgewandelt.   Weitere Dehnungmessstreifen, neben der genannten Halbleitertechnologie sind Dick- und Dünnschichtdehnungsmessstreifen und Foliendehnungsmessstreifen.   Halleffektsensoren Ein Halleffektsensor bestimmt die Änderung eines Magnetfeldes in Abhängigkeit von der Auslenkung einer Membran oder ähnlichem.   kapazitive Sensoren Bei der Druckmessung mit kapazitiven Sensoren macht man sich die Abstandsänderung der beiden Kondensatorplatten in Abhängigkeit vom Druck zu Nutze.       Umrechnung wichtiger Druckeinheiten   SI-Einheiten Technische Einheiten   bar mbar Pa mmHg kp/cm2 atm 1 bar 1 103 105 750,064 1,01972 0,986923 1 mbar 10-3 1 100 750,064E-03 1,01972E-03 0,986923E-03 1 Pa 10-5 0,01 1 7,50064E-03 10,1972E-06 9,86923E-06 1 mmHg 1,33322E-03 1,33322 133,322 1 1,35951E-03 1,31579E-03 1 kp/cm2 0,980665 0,980665E03 98,0665E-03 735,561 1 0,967841 1 atm 1,01325 1,01325E03 101,325E-03 760 1,03323 1 Weitere Umrechnungen: 1 hPa = 1 mbar 1 Pa = 1 N/m2 1 mmHg = 1 Torr 1 kp/cm2 = 1 atü