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The zero point of the absolute pressure scale is a vacuum. Absolute pressure data is therefore always measured in relation to airless space. Typical applications have always included atmospheric pressure measurements, such as barometers or altimeters in airplanes. The weight force of our atmosphere determines the atmospheric pressure pamb. At sea level, atmospheric pressure is about 1013 mbarabs and it decreases as the altitude increases. At the peak of Mount Everest, for example, the atmospheric pressure is only approx. 400 mbarabs.
Typische Anwendungen sind von jeher Luftdruckmessungen, z. B. Barometer oder Höhenmesser in Flugzeugen. Die Gewichtskraft unserer Atmosphäre bestimmt den Luftdruck Pamb. Dieser liegt auf Meereshöhe bei etwa 1013 mbarabs und nimmt mit zunehmender geografischer Höhe ab. Auf dem Gipfel des Mount Everest beipielsweise beträgt er nur noch ca. 400 mbarabs.
Fig. 1: Isobars on a weather ©map
In weather forecasts, the course of atmospheric pressure is depicted using isobars (Fig. 1). Places with the same air pressure are connected by lines. These isobars are usually subdivided in increments of 5 hPa. If an area is surrounded by a circle of isobars, the center is identified as a high or low pressure area, depending on the direction of pressure (falling or rising).
Processes in process engineering often occur in evacuated containers, such as in sterilizers or autoclaves. The process pressure to be measured is then isolated from the atmosphere and is determined using absolute pressure transmitters. Automotive manufacturers use robots with vacuum grippers to transport large elements, such as the engine hood. In this case, the negative pressure is monitored to ensure that the suction capacity of the grippers is maintained. For plastic packaging machines, the level of the negative pressure is measured to control the shrink-wrapping process. The term vacuum is often used colloquially to describe a largely empty space. For example, people say that something has been “vacuum-packed”.
Absolutdrucksensoren bestehen aus einer Membran und einer Vakuumkammer. Atmosphärendruck, Überdruck und Vakuum wirken auf die Membran, deren Verformung aufgezeichnet wird und Rückschlüsse auf den Absolutdruckwert zulässt.
Der Absolutdruck pabs wird relativ zum Vakuum bestimmt. Daher hängt sein Wert vom atmosphärischen Druck pamb und vom Prozessdruck pp ab. Je nachdem, ob ein Über- oder Unterdruck gegenüber dem atmosphärischen Druck besteht, kann der Prozessdruck pp positive oder negative Werte annehmen.
pabs = pamb + pp
Bei der Umrechnung von Absolutdruck in Relativdruck oder umgekehrt ist es wichtig zu wissen, auf welchen Wert sich die Messung bezieht. Druckmessgeräte können je nach Ausführung zwei Arten von Druck messen und anzeigen: Relativ— und Absolutdruck. Ein Druckmessumformer ohne atmosphärischen Druckausgleich zeigt einen absoluten Wert an. Ein Gerät, das nicht nur den absoluten Druck, sondern auch den atmosphärischen Druck misst, gibt einen relativen Druckwert aus. Der Benutzer einer Anwendung mit Geräten, die nur den Absolutdruck messen, sollte sich bewusst sein, dass das ErErgebnis durch den sich ändernden, von vielen Faktoren abhängigen atmosphärischen Druck beeinflusst wird.
In vielen industriellen Anwendungen werden Relativ- oder Differenzdruckmessumformer zur Messung von Tankfüllständen eingesetzt. Bei offenen Tanks ist der Bezugspunkt der Umgebungsdruck und es wird der absolute Druck gemessen. In diesem Fall wird das Messergebnis durch Wetterschwankungen, die den Umgebungsdruck verändern, beeinflusst. Außerdem muss ein Absolutdruckmessumformer unter Berücksichtigung des atmosphärischen Drucks einen größeren Messbereich haben, was allerdings zu einem größeren Messfehler führt. Eine bessere Lösung für die Füllstandsmessung ist der Differenzdruckmessumformer. Das Gerät verfügt über zwei Prozessanschlüsse zur Messung von Prozessdruck und Umgebungsdruck. Der Umgebungsdruck wird kompensiert, so dass Wetterschwankungen keinen negativen Einfluss auf die Messergebnisse haben.
Fig. 2: Schematic diagramm of an absolute pressure sensor
