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Capteurs de pression
Définition de la pression
Un corps liquide ou gazeux enfermé dans un récipient, qu’il remplit entièrement, exerce sur toutes les parois de celui-ci une force dite de pression. La pression est une grandeur dérivée du système international. Elle est définie comme le quotient d’une force par une surface. Ce quotient est indépendant de l’orientation de la surface. La pression s’exerce perpendiculairement à la surface considérée.
Les différentes unités de pression
La relation p = dF/ds définit, à la fois, la pression et l’unité de pression en tant qu’unité dérivée. Cette unité, le pascal (Pa), correspond dans le Système International (S.I.) à une pression uniforme exerçant sur une surface de un mètre carré, une force totale de un newton. La pression d’un pascal étant relativement faible on utilise de préférence pour la mesure des pressions dans l’industrie son multiple le bar valant 105 pascals.
| pascal (Pa) | bar (b) | atmosphère | |
| (1 pascal )[1] | 1 | 10-5 | 9,869 10-6 |
| (1 bar )[2] | 105 | 1 | 0,987167 |
| (1 kgf/cm2 )[3] | 98039 | 0,9803 | 0,968 |
| (1 atmosphère )[4] | 101 325 | 1,0133 | 1 |
| (1 cm d’eau )[5] | 98,04 | 980 10-6 | 968 10-6 |
| (1 mm de Hg )[6] | 133 | 1,333 10-3 | 1,316 10-3 |
| (1 mb )[7] | 102 | 10-3 | 987 10-6 |
| (1 inch Hg )[8] | 3,386 103 | 33,86 10-3 | 33,42 10-3 |
| (1 psi )[9] | 6892 | 68,9 10-3 | 68 10-3 |
| (1 torr )[10] | 133 | 1,33 10-3 | 1,316 10-3 |
Exemple de données constructeur : (Honeywell – 26PC series)
| type | étendue de mesure[11] (psi) | erreur de linéarité (% span) |
plage de sortie[12] (mv) | sensibilité[13] (mV/psi) | tension maximale admissible (psi) | |||
| Typ. | Max | Min. | Typ. | Max | Typ. | Max. | ||
26PCA |
1 | 0.25 | 0.5 | 14.7 | 16.7 | 18.7 | 16.7 | 20 |
| 26PCB | 5 | 0.4 | 0.5 | 47 | 50 | 53 | 10.0 | 20 |
| 26PCC | 15 | 0.25 | 0.5 | 97 | 100 | 103 | 6.67 | 45 |
| 26PCD | 30 | 0.1 | 0.2 | 97 | 100 | 103 | 3.33 | 60 |
| 26PCF | 100 | 0.1 | 0.2 | 95 | 100 | 105 | 1.0 | 200 |
| 26PCJ | 38 * | 0.1 | 0.5 | 37.5 | 39.5 | 41.5 | 2.63 | 60 |
| 26PCK | 38 * | 0.1 | 0.5 | 37.5 | 39.5 | 41.5 | 2.63 | 60 |
* calculée à 15 psi
Définition des pressions
La pression atmosphérique
La pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer, à 15 °C, est de 1013 mbar. Elle peut varier, de ± 25 mbar, avec la pluie ou le beau temps. Elle est fonction de l’altitude (hydrostatique).
La pression relative
C’est la différence de pression par rapport à la pression atmosphérique. C’est la plus souvent utilisée, car la plupart des capteurs, soumis à la pression atmosphérique, mesurent en relatif. Pour mesurer en absolu, il leur faut un vide poussé dans une chambre dite de référence. Exemple : La pression de gonflage d’un pneu de voiture.
La pression absolue
C’est la pression réelle, dont on tient compte dans les calculs sur les gaz. Elle est comptée à partir de zéro.
Remarque : on peut rajouter 1 bar à la pression relative pour avoir une approximation de la pression absolue.
Le vide
Le vide est une pression inférieure à la pression atmosphérique. Le vide parfait correspond théoriquement à une pression absolue nulle. Il ne peut être atteint, ni dépassé. Quand on s’en approche, on parle alors de vide poussé.
- Pression pour les fluides (liquide et gaz)
Les fluides sont également soumis à la force de pesanteur. C’est pourquoi par exemple, dans le cas d’une colonne liquide, contenue dans un tube ouvert, placé verticalement, la pression en un point M, à la distance h de la surface libre, est égale à la pression atmosphérique po augmentée du poids de la colonne s’exerçant sur l’unité de surface. De même, pour un fluide soumis à une accélération quelconque, il y a lieu de tenir compte de l’influence de la force d’inertie sur la pression.
[1] Unité S.I.
[2] La pression d’un pascal étant relativement faible on utilise de préférence pour la mesure des pressions dans l’industrie son multiple le bar valant 105 pascals.
[3] Ancienne unité pratique dont l’usage est à éviter.
[4] Pression atmosphérique normale (76cm de mercure à 0°C dans un champ de pesanteur d’intensité g = 9.8066 m/s2).
[5] 1 gramme par cm2.
[6] Pour une densité de mercure de 13,59593.
[7] Unité de pression barométrique (millibar).
[8] Pouce de mercure.
[9] Unité C.G.S.
[10] Dans le domaine du vide on désigne 1mmHg comme une unité spécifique le Torr.
[11] L’étendue de mesure (E.M.)d’un capteur définit la plage de valeurs du mesurande pour lesquelles le capteur répond aux spécifications du constructeur.
Les limites de cette plage étant mmin et mmax , on pose E.M.= mmax – mmin .
[12] span : différence algébrique entre les limites de sortie. span = smax – smin .
[13] la sensibilité S(m) d’un capteur, pour une valeur donnée m du mesurande, est égale au quotient de la variation de la sortie électrique Ds par la variation correspondante du mesurande Dm. Un capteur est dit linéaire si, dans l’étendue de mesure, la sortie électrique s(m) est fonction linéaire du mesurande m ; sa sensibilité S est alors constante dans cette plage de fonctionnement.
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