การวัดความดันมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และการประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน ในการผลิตเชิงอุตสาหกรรม ความดัน เช่นเดียวกับอุณหภูมิ อัตราการไหล หรือระดับ เป็นตัวแปรสำคัญในกระบวนการที่ต้องได้รับการตรวจสอบและควบคุม ความแม่นยำในการวัดส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ความปลอดภัยในการผลิต และประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจโดยรวม
ตัวอย่างเช่น ระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันไอน้ำต้องการไอน้ำอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ในระหว่างการทำงาน เครื่องมือวัดความดันจำนวนมากช่วยรับประกันเสถียรภาพและประสิทธิภาพของระบบ ในอุตสาหกรรมเคมี การควบคุมความดันที่แม่นยำเป็นตัวกำหนดผลลัพธ์ของปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น ในการสังเคราะห์แอมโมเนีย การรักษาความดันให้ถูกต้องจะช่วยให้ปฏิกิริยาเคมีดำเนินไปได้ในอัตราผลผลิตที่เหมาะสม ความดันต่ำส่งผลให้ประสิทธิภาพการแปลงต่ำ ในขณะที่ความดันที่มากเกินไปจะเพิ่มความเสี่ยงด้านความปลอดภัยในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ แรงดันมีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหรือเฟสของวัสดุ โลหะบางชนิดสามารถกลั่นได้เฉพาะภายใต้สภาวะความดันต่ำมากเท่านั้นเพื่อให้ได้ความบริสุทธิ์สูง ในทางกลับกัน การผลิตเพชรเทียมจำเป็นต้องใช้แรงดันสูงมากจนถึงระดับกิกะปาสกาล (GPa) แม้แต่ในเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น การเคลือบฟิล์มบาง การควบคุมสุญญากาศและแรงดันก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง
ภายใต้แรงดันสูง คุณสมบัติทางกายภาพของของไหล โลหะ และวัสดุอื่นๆ เช่น ความสามารถในการบีบอัด ความหนืด สภาพนำไฟฟ้า และโครงสร้างผลึก จะแสดงพฤติกรรมที่แตกต่างจากสภาพบรรยากาศมาตรฐาน ดังนั้น ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการวัดความดันจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจและการจัดการการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้
ในอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศและการบินและอวกาศ การตรวจสอบแรงดันก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน การประยุกต์ใช้งานประกอบด้วยการทดสอบในอุโมงค์ลม การทำแผนที่แรงดันพื้นผิวเครื่องบิน การควบคุมระบบเชื้อเพลิงและหล่อลื่น ระบบไฮดรอลิกและนิวแมติก การควบคุมแรงขับของเครื่องบิน และการวัดระดับความสูง ในกรณีเหล่านี้ เครื่องมือวัดแรงดันที่แม่นยำจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง
ความต้องการ เครื่องส่งสัญญาณความดัน
ด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของการผลิตเชิงอุตสาหกรรมและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ความต้องการในการวัดความดันจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก อุตสาหกรรมสมัยใหม่ต้องการเครื่องมือที่สามารถวัดทั้ง ความดันสูง และ ความดันต่ำ ได้อย่างแม่นยำสูงสุด
การวัดความดันครอบคลุมการใช้งานที่หลากหลาย ทั้งก๊าซและของเหลว ความดันสถิตและความดันพลวัต สื่อที่สะอาดและมีความหนืด และแม้แต่ของเหลวที่เป็นพิษหรือของเหลวหล่อลื่น วิศวกรยังต้องมั่นใจว่ามีการส่งผ่านค่าความดันจากมาตรฐานอ้างอิงไปยังเครื่องมือทำงานอย่างแม่นยำ ควบคู่ไปกับการพัฒนาวิธีการและอุปกรณ์ใหม่ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการใหม่ๆ
ในฟิสิกส์ ความดัน หมายถึงแรงที่กระทำต่อหน่วยพื้นที่บนพื้นผิว ในทางคณิตศาสตร์ ความสัมพันธ์นี้สามารถเขียนได้ดังนี้
เมื่อแรงที่กระทำมีการกระจายไม่สม่ำเสมอ แรงดันสามารถกำหนดได้ดังนี้:
ในการปฏิบัติงานทางวิศวกรรม แรงดันมักถูกแสดงออกมาหลายวิธี ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขอ้างอิงและวิธีการวัด
ความดันบรรยากาศ ( p₀ ) คือแรงที่กระทำโดยน้ำหนักของอากาศเหนือพื้นผิวโลก ความดันนี้จะแปรผันตามระดับความสูง ละติจูด อุณหภูมิ และสภาพอากาศ
ความดันสัมบูรณ์ ( p ₐ ) หมายถึงความดันรวมที่กระทำโดยของไหล ก๊าซ หรือไอที่จุดเฉพาะ รวมทั้งความดันบรรยากาศ
ความดันเกจ ( p ) คือ ความดันที่วัดเทียบกับความดันบรรยากาศ กล่าวคือ:
เมื่อความดันสัมบูรณ์ต่ำกว่าความดันบรรยากาศ ความแตกต่างนั้นเรียกว่าความ ดันสุญญากาศ ( p ₕ ) แสดงเป็น:
ระดับสุญญากาศ บ่งชี้ว่าความดันสัมบูรณ์ต่ำกว่าความดันบรรยากาศมากน้อยเพียงใด ในงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ เครื่องมือต่างๆ มักออกแบบมาเพื่อวัดความดันเกจหรือความดันสุญญากาศโดยตรง
ความสัมพันธ์ระหว่างประเภทของแรงกดดันที่แตกต่างกันแสดงไว้เชิงแนวคิดในรูปที่ 1-1
รูปที่ 1-1 : ความสัมพันธ์ระหว่างความดันสัมบูรณ์ ความดันบรรยากาศ ความดันมาตรวัด และความดันสุญญากาศ
จากคำจำกัดความของความดัน ชัดเจนว่าความดันเป็นปริมาณอนุพันธ์ที่แสดงเป็น แรงต่อหน่วยพื้นที่
ตามมาตรฐานสากล (SI) หน่วยพื้นฐานของความดันคือ ปาสกาล (Pa) ซึ่งกำหนดดังนี้:
แม้ว่า Pascal จะได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง แต่หน่วยแบบดั้งเดิมและหน่วยเฉพาะอุตสาหกรรมหลายหน่วยก็ยังคงใช้งานอยู่ในหลายภาคส่วน หน่วยที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่:
กำหนดให้เป็นแรงกดดันที่เกิดจาก แรง 1 กิโลกรัมที่กระทำต่อพื้นที่ 1 ตารางเซนติเมตร แสดงเป็น kgf/cm²
แทนความดันที่กระทำโดย คอลัมน์ปรอท 760 มิลลิเมตรปรอท ที่ 0°C และแรงโน้มถ่วงมาตรฐาน (9.80665 ม./วินาที²) โดยทั่วไปจะย่อว่า atm
แรงดันที่เกิดจาก คอลัมน์ปรอทขนาด 1 มม. ภายใต้สภาวะมาตรฐาน
แรงดันที่เกิดจาก คอลัมน์น้ำขนาด 1 มม. ที่อุณหภูมิ 4°C
หน่วยแรงดันเพิ่มเติมได้แก่ บาร์ เมตรของน้ำ (mH ₂ O) และ ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi หรือ lbf/in²)
เพื่อความสะดวกในการแปลง ตาราง 1-1 จะแสดงค่าสัมประสิทธิ์การแปลงระหว่างหน่วยความดันที่แตกต่างกัน
การวัดความดันถือเป็นหัวใจสำคัญของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม การทดลองทางวิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมสมัยใหม่ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับ ประเภทความดัน หน่วยวัด และ หลักการแปลง ต่างๆ จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพในทุกสาขาวิชาทางเทคนิค ในขณะที่เทคโนโลยีใหม่ๆ ต้องการความแม่นยำสูงขึ้นและช่วงการวัดที่กว้างขึ้น ความก้าวหน้าของเครื่องมือวัดความดันจะยังคงเป็นแรงผลักดันความก้าวหน้าทั้งในภาคอุตสาหกรรมและการวิจัย
ตาราง 1-1 ปัจจัยการแปลงหน่วยความดัน
| Unit Name | Symbol | Pa | bar | mmH₂O | mmHg | atm | kgf/cm² | lbf/in² (psi) | torr |
| Pascal | Pa | 1 | 1.0×10⁻⁵ | 1.01972×10⁻⁴ | 7.50062×10⁻³ | 9.86923×10⁻⁶ | 1.01972×10⁻⁵ | 1.4504×10⁻⁴ | 7.50062×10⁻³ |
| bar | bar | 1.0×10⁵ | 1 | 1.01972×10³ | 7.50062×10² | 9.86923×10⁻¹ | 1.01972×10 | 14.504 | 750.062 |
| mmH₂O | mmH₂O | 9.80665 | 9.80665×10⁻⁴ | 1 | 7.355×10⁻² | 9.678×10⁻⁵ | 1.0197×10⁻³ | 1.4223×10⁻² | 7.355×10⁻² |
| mmHg | mmHg | 1.33322×10² | 1.33322×10⁻³ | 13.5951 | 1 | 1.316×10⁻³ | 1.3595×10⁻² | 1.959×10⁻¹ | 1 |
| Standard atmosphere | atm | 1.01325×10⁵ | 1.01325 | 1.0332×10³ | 7.6×10² | 1 | 1.0332×10 | 14.696 | 760 |
| Technical atmosphere | kgf/cm² | 9.80665×10⁴ | 9.80665 | 9.678×10² | 7.355×10¹ | 9.677×10⁻² | 1 | 14.223 | 735.6 |
| Pound-force per square inch | lbf/in² | 6.89476×10³ | 6.89476×10⁻¹ | 7.0306×10¹ | 5.1713 | 6.8046×10⁻² | 7.0306×10⁻² | 1 | 51.715 |
| torr | torr | 133.322 | 1.33322×10⁻³ | 13.5951 | 1 | 1.316×10⁻³ | 1.3595×10⁻² | 1.93386×10⁻² | 1 |
เครื่องส่งสัญญาณแรงดันและ DP พร้อมไดอะแฟรมหน้าแปลน2017/04/12เครื่องส่งสัญญาณไดอะแฟรมหน้าแปลน
เครื่องส่งสัญญาณแรงดันพร้อมซีลไดอะแฟรมระยะไกล2017/04/12ไดอะแฟรมระยะไกลสำหรับของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือมีความหนืด
เครื่องส่งสัญญาณความดันที่แตกต่างกัน2018/01/04เซ็นเซอร์ซิลิโคนโมโนคริสตัลไลน์
เซ็นเซอร์ความดันแบบ Capacitive 33512018/12/07เซ็นเซอร์ความดัน Capacitive หรือเซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง 3351; ความแม่นยำ: ± 0.1%; 0-40Mpa;ดู
เซ็นเซอร์วัดแรงดันเซรามิก2025/04/02เซ็นเซอร์วัดแรงดันแบบความจุเซรามิก
เครื่องส่งสัญญาณแรงดันต่ำ2025/04/03เครื่องส่งสัญญาณแรงดันต่ำ :16-60 mbar
