デジタル圧力計とは
デジタル圧力計とは、圧力を計測するための機械です。
各種産業機械や設備、分析機器における油圧・水圧・気圧のモニタリングや制御のために使用されています。使用用途に応じて、防水加工がされているものなどがあります。圧力を測定したい流体 (ドライエア・ミストエア・蒸気・油等) とかかる圧力の上限値に応じて選択する必要があります。
近年、多くの圧力センサーで用いられている方法は、圧力をダイヤフラムと呼ばれるパーツによって計測し、電気信号へ変換してモニターに出力するというものです。
デジタル圧力計の使用用途
圧力計は、半導体ガス供給系をはじめ、石油・製紙・薬品など各種産業における機械や設備、化学分析機器において使用されています。そのため、測定対象とする流体の性質は様々です。測定する対象 (気体・液体・可燃性の有無、腐食性の有無) に合わせて適切なセンサーを選択する必要があります。
また、基準とする圧力 (絶対圧・大気圧) も機器によって異なります。さらに、大気圧を基準とする機器は、負圧を測定するものと正圧を測定するものの2種類が存在します。
デジタル圧力計の原理
近年使用されている圧力計は、ダイアフラムと呼ばれる受圧素子を用いて圧力を測定します。流体から受ける圧力によって、ダイアフラムがわずかに変形します。このダイアフラムの変形・変化を示すダイアフラムによる圧力の測定方法には、半導体歪ゲ－ジ式と静電容量式があります。
1. 半導体歪ゲ－ジ式
電気変換素子により、ダイアフラムの歪みを検知し、圧力を測定する方法です。半導体歪ゲ－ジ式は内部の構造の違いによって、バルク型半導体歪ゲ－ジ・蒸着 (薄膜) 型半導体歪ゲ－ジ・拡散型半導体歪ゲ－ジがあります。
バルク型半導体歪ゲージ
半導体歪ゲ－ジを、金属ダイアフラムへ接着させ使用します。
蒸着 (薄膜) 型半導体歪ゲ－ジ
金属ダイアフラム上に半導体歪ゲ－ジを直に薄膜形成したものです。接着による影響がないため、幅広く用いられています。
拡散型半導体歪ゲ－ジ
単結晶シリコンウェハにより、ダイアフラムを作成する方法です。高い圧力には対応できないものの、大量生産が可能で価格も低いです。
2. 静電容量式
ダイアフラムの向かいに電極を設置し、ダイアフラムとの変位を静電容量としてキャッチする方法です。この方法では、ダイアフラムの素材には金属、セラミック、シリコンなどが使われます。
デジタル圧力計の選び方
デジタル圧力計を選ぶ際には、下記に注意する必要があります。
1. 測定範囲
デジタル圧力計を選ぶ上で最も重要なことは、測定をしたい圧力範囲に対応しているかどうかです。流体の種類に応じて圧力範囲は異なるため、事前に使用する目的に合った範囲で測定できるかを確認しておく必要があります。
2. 測定精度
圧力計の測定は、目的や用途によっては必ずしも測定精度が重要とは限りません。一方で、高度な産業用途や要求の厳しい環境では、高精度が求められることがあるため測定した値を何に使うのか明確にしておく必要があります。
3. ディスプレイ
測定値が見やすく設計されているか確認します。デジタル表示が明瞭で、単位や数値が読み取りやすいものを選ぶことがポイントです。バックライト付きのディスプレイも、暗い環境で使用する場合に便利です。
4. 操作性と使いやすさ
ボタンの配置やメニュー構造が分かりやすく、直感的な操作が可能なデジタル圧力計を選ぶことが重要です。使いやすいインターフェースがあり、設定やデータの読み取りが簡単なものが好まれます。
5. 電源とバッテリー寿命
デジタル圧力計は電源を必要としますが、使用する環境に合わせて電池駆動やACアダプター対応などの電源オプションの状況を確認しておきます。また、バッテリー寿命が長く、充電時間が短い製品を選ぶことも重要なので、どういったシチュエーションで使うか想定することが重要です。
参考文献
https://www.fa.omron.co.jp/guide/technicalguide/35/28/index.html
https://www.jstage.jst.go.jp/article/sicejl1962/43/5/43_5_442/_pdf