Druckarten und ihre Bedeutungen

Der Druck gehört in der heutigen Technik neben der Temperatur zu den wichtigsten physikalischen Grössen. Er ist als eine senkrecht auf eine Fläche einwirkende Kraft definiert, woraus sich die SI-Einheit Pascal ergibt. Andere häufig verwendete Einheiten sind psi oder bar.

In der Druckmesstechnik gibt es verschiedene Druckarten, welche sich im Bezugspunkt (Referenzdruck) unterscheiden. Es gibt die Druckarten Absolutdruck, Relativdruck und Differenzdruck. Piezoresistive Drucksensoren von KELLER messen Druckänderungen über die Verformung einer Membrane im Sensorelement. Diese Verformung ist das Ergebnis der Druckdifferenz zwischen der vorderen Prozessseite der Membrane und der hinteren Referenzseite. Je nach Druckart ist die Referenzseite gegenüber der Umgebung geschlossen oder geöffnet.

Absolutdruck

Beim Absolutdruck wird der Prozessdruck gegenüber Vakuum gemessen. Die hintere Referenzseite der Membrane im Sensorelement wird bei der Herstellung einem Vakuum ausgesetzt und verschlossen. Wirkt der atmosphärische Druck auf die Membrane, misst der Sensor den barometrischen Luftdruck. Alle grundlegenden physikalischen Formeln zum Thema Druck basieren auf Angaben in Absolutdruck.

Druckeinheit: bar abs.
Referenzdruck: 0 bar abs. (Vakuum)
Bezeichnung KELLER: PAA (z.B. PAA-23SX)

Typische Anwendungen
• Barometer
• Vakuumverpackungsprozess
• Überwachung von Vakuumpumpen
• Dampfdruckbestimmung
• Füllstandsmessung in geschlossenen Behältern (mit zwei Sensoren)

Relativdruck (Überdruck) 

Beim Relativdruck, auch Überdruck genannt, wird der zu messende Prozessdruck in Referenz zum Umgebungsdruck gemessen. Es wird also die Differenz zwischen Prozessdruck und vorherrschendem Umgebungsluftdruck bestimmt. Dieser wird neben der Höhe über dem Meeresspiegel durch das Wetter beeinflusst und ist daher ständigen Schwankungen ausgesetzt. Deshalb eignen sich Messungen mit Relativdruck, wenn der Prozess durch eine Änderung des atmosphärischen Drucks beeinflusst wird. Damit der Umgebungsluftdruck dem im Gehäuse liegenden Sensorelement als Referenz zur Verfügung steht, haben Relativdrucksensoren immer eine Belüftungsbohrung auf der Rückseite der Messzelle. Relativdruck ist die am häufigsten verwendete Druckart bei Drucksensoren und ist in fast allen Anwendungen und Branchen zu finden.

Druckeinheit: bar rel.
Referenzdruck: Umgebungsluftdruck
Bezeichnung bei KELLER: PR (z.B. PR-33X)

Typische Anwendungen
• Hydrostatische Füllstandsmessung
• Pneumatische Anlagen
• Luftkompressoren
• Prozesssteuerungspumpen

Überdruck mit geschlossener Messzelle

Eine spezielle Form des Überdruckes ist der Überdruck mit geschlossener Messzelle, welcher das Messprinzip von Relativdruck mit den Vorteilen eines geschlossenen Sensorelements verbindet. Diese Druckart findet besonders bei rauen Arbeitsbedingungen Anwendung, wo eine verlässliche Belüftung der Messzelle nicht möglich ist. Überdruck mit geschlossener Messzelle bezieht sich auf einen vorher festgelegten Referenzdruck. KELLER bezieht sich typischerweise auf 1 bar abs. als Referenzpunkt bei der Kalibrierung. Da diese Überdruck-Sensoren geschlossen zur Umgebung sind, können sie Luftdruckschwankungen nicht ausgleichen. Je nach Anwendung ist der daraus entstehende Messfehler vernachlässigbar oder muss durch eine zusätzliche Messung des Umgebungsluftdrucks kompensiert werden. KELLER verwendet für solche Überdrucksensoren absolute Sensorelemente, sodass Temperaturschwankungen keinen verstärkten Einfluss auf das Sensorsignal haben.

Druckeinheit: bar 
Referenzdruck: 1 bar abs.
Bezeichnung KELLER: PA (z.B. PA-23SY)

Typische Anwendungen
• Relativdruckmessung in rauer Umgebung bei der eine Belüftung der Messzelle nicht möglich oder nicht erwünscht ist.
• Hochdruckanwendung: Da der Messfehler durch die Änderungen des Luftdrucks im Verhältnis zur Genauigkeit des Messgerätes vernachlässigbar klein ist.
• Hydrostatische Füllstandsmessung bei der die Gefahr von Feuchtigkeit oder Überflutung im Bereich des Kabelendes vorhanden ist.

Differenzdruck

Beim Differenzdruck wird die Differenz zwischen zwei Prozessdrücken bestimmt. Messgeräte zum Messen von Differenzdruck haben daher immer zwei Prozessanschlüsse. Differenzdruckmessungen können entweder mit einem einzelnen Sensor (bidirektional) durchgeführt werden oder mit zwei einzelnen Sensoren, deren Signale voneinander subtrahiert werden. Bei nur einem Sensor lassen sich kleinste Druckunterschiede auch noch bei sehr hohem Basisdruck (Systemdruck) messen. Zwei Sensoren erlauben zusätzlich zur Messung des Differenzdrucks die Bestimmung des absoluten Basisdrucks.

Druckeinheit: bar diff.
Referenzdruck: Zweiter Prozessdruck
Bezeichnung KELLER: PD (z.B. PD-39X)

Typische Anwendungen
• Filterüberwachung
• Durchflussmessung
• Füllstandsmessung in geschlossenen Behältern

Übersicht Druckarten