Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L’objectif de cet article est de présenter les instruments et les principes de mesure des pressions usuelles dans les fluides, afin de guider le choix de l’instrumentation et de son utilisation. De fait, divers procédés et instruments (tube en U, simple senseur, centrale de mesure…) couvrent des domaines et des applications variées. Dans un premier temps, des définitions et notions fondamentales sont données, puis suivent les spécifications métrologiques (caractéristique de transfert, spécification de la sensibilité, de l’intervalle de mesure, des erreurs, de la discrétion, dynamiques, de l’influence des paramètres d’environnement et du temps). Ensuite, les types de manomètres mécaniques, le principe des capteurs et transmetteurs, et l’étalonnage (statique ou dynamique) sont abordés.
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The aim of this article is to present the instruments and measurement principles of pressure norms in fluids, in order to guide the choice of the instrumentation and its usage. Indeed, several processes and instruments, U-tube, simple sensor, central measurement unit, etc.) encompass varied domains and applications. After having provided definitions and fundamental notions, this article presents the metrological specifications (transfer characteristic, specification of the sensitivity, interval of measurement, errors, discretion, dynamics, influence of the environment and time parameters). The various types of mechanical manometers, the principle of sensors and transmitters and calibration (dynamic or static) are then dealt with.
Auteur(s)
-
Christian RIBREAU : Docteur ès sciences - Faculté des sciences et technologie, Créteil
-
Marc BONIS : Docteur ès sciences - Université de technologie de Compiègne
-
Jacques BEAUFRONT : Ingénieur conseil
INTRODUCTION
Tube en U, simple senseur, ou centrale de mesure, on dispose d'une variété considérable de procédés et d'instruments qui englobent des besoins, des fonctionnalités et des technologies diverses. Variété accrue par la nature même de la grandeur « pression », qui recouvre des domaines très étendus, allant de l'ultravide aux ultrahautes pressions, sans oublier les pressions rapidement variables. Le domaine des échelles de pression qui s'étend de 50 Pa à 50 MPa sur une plage d'utilisation de température de − 10 °C à 60 °C et des fréquences maximales de l'ordre du kilohertz représente plus des trois quarts du marché de la mesure des pressions ; c'est ce domaine que nous conviendrons d'appeler les « pressions usuelles ».
Cet exposé sur la mesure des pressions présente sous forme de quatre articles les éléments de savoir et de savoir-faire nécessaires à la mise en œuvre et à l'interprétation des opérations de mesurage, statique ou dynamique, des pressions usuelles dans les liquides ou les gaz, au repos ou en écoulement. Il est destiné aux techniciens et ingénieurs (métrologiste, mécanicien, thermicien, automaticien, électronicien, etc.) qui souhaitent être guidés dans le choix objectif d'un type d'instrument ou dans son utilisation : le bon usage de l'instrument conditionne en effet, pour une large part, l'exactitude du mesurage.
Le premier article Instruments et principes de mesure [R 2 040] est destiné à familiariser le lecteur avec des définitions et des notions qui sont, par ailleurs, largement développées dans le traité (par exemple, les spécifications métrologiques des instruments et leurs principes), mais nécessitent une transcription dans le contexte de la mesure de pression. Les deux articles suivants traitent plus précisément des technologies, des performances et des limites des instruments. Bien que les technologies ne cessent de progresser, notamment en traitement du signal, il est intéressant de constater que les appareils de conception ancienne, mais perfectionnés, sont encore d'actualité. Enfin, dans le quatrième article, réservé principalement à la mise en œuvre de la mesure, l'adage « il ne suffit pas d'avoir un bon instrument, encore faut-il savoir s'en servir » est illustré.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1985 par Jacques BEAUFRONT, Pierre BIETTRON, Christian RIBREAU, Marc BONIS, Jean-Pierre GLIGNY, Jacques BEAUFRONT
DOI (Digital Object Identifier)
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Capteurs et transmetteurs3. Manomètres mécaniques
3.1 Manomètres à liquide
Lorsqu'un tube ouvert à l'atmosphère est connecté à une prise de pression en un point M (figure 5), le liquide monte dans le tube jusqu'à se fixer à une certaine hauteur. Soit zA la cote de la surface libre du liquide, mesurée par rapport à une surface de référence horizontale quelconque. D'après le principe fondamental de l'hydrostatique, on peut écrire :
La différence de cote h = zA − zM entre les points A et M représente la pression relative :
En fait, un tube piézométrique mesure la pression motrice pg = p + ρgz en M et, plus généralement, en tout point du liquide de garnissage.
Un tube piézométrique en forme de U permet de mesurer indifféremment des pressions relatives et différentielles, positives et négatives, dans les liquides et dans les gaz. Par exemple, si l'une des branches du manomètre est connectée à un fluide de masse volumique ρ alors que l'autre branche demeure ouverte à l'atmosphère (figure 6), on a alors :
avec :
- ρm :
- masse...
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Manomètres mécaniques
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Capteurs
-
Mise en œuvre des procédés électroniques dans les techniques de mesure
ANNEXES
Autres ouvrages
ERBER - La mesure des pressions - Masson (1983).
ASCH (G.) - coll - Les capteurs en instrumentation industrielle - 6e éd. Dunod, l'Usine Nouvelle (2006).
BENTLEY (J.P.) - Principles of measurement systems - 3e éd. Longman (1995).
HLADIK - Unités de mesure. Étalons et symboles des grandeurs physiques - Masson (1992).
ICHINOSE (N.) - KOBAYASHI (T.) - Guide pratique des capteurs - Masson (1990).
FERDINAND (P.) - Capteurs à fibres optiques et réseaux associés - Tec et Doc Lavoisier (1992).
DOEBELIN (E.) - Measurement systems : application and design - 4e éd. Mc Graw Hill (1990).
NEUBERT (H.) - Instrument transducers - Clarendon Press (1975).
NEUILLY (M.) - Modélisation et estimation des erreurs de mesure - Tec et Doc Lavoisier. Collège français de métrologie CFM. Conférences du Congrès international de métrologie. Mouvement français pour la qualité (1998).
RIETY (P.) - Étalons primaires de pression : manomètre à mercure ou balance manométrique ? - Bulletin BNM, n° 70, p. 8-16 (1987).
SMITH (E.) - Principles of industrial measurement for control applications - Instrument Society of America ISA (1984).
GILLUM (D.R.) - Industrial level, pressure, and density measurement - 2e éd. Instrument Society of America ISA (1995).
TRAN-TIEN LANG - Électronique des systèmes de mesure : mise en œuvre des procédés analogiques et numériques - Masson (1984).
DASSONVALLE (P.) - Les capteurs :...
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