Článek si klade za úkol seznámit čtenáře se stavem na trhu s kalibrátory tlaku a pomoci mu zorientovat se v možnostech současných přístrojů a trendech rozvoje v tomto oboru. Vzhledem k povaze tohoto časopisu je zaměřen na přístroje určené pro sekundární etalonáž, především na přístroje sloužící ke kalibraci měřidel používaných v systémech průmyslového měření a regulace.

Kalibrátorem tlaku se rozumí zařízení, kterým je realizována metrologická návaznost měřidel tlaku.Kalibrátory tlaku lze podle principu měření rozdělit na pístové a deformační. Ačkoliv pod pojmem deformační tlakoměr si zpravidla uživatel představí mechanické přímoukazující měřidlo, v širším smyslu jsou pod pojmem deformační tlakoměry myšleny i digitální přístroje s elektronickým měřicím systémem, které jsou mezi kalibrátory v současnosti nejrozšířenější.

Pístové kalibrátory

Pístové kalibrátory (často nazývané též závažové) jsou právem vnímány jako velmi přesné a dlouhodobě stabilní. Největší uplatnění v současnosti nacházejí ve sféře primární etalonáže, protože jejich princip vychází přímo z mechanické definice tlaku jakožto síly působící kolmo na plochu o známé velikosti. Hlavním členem těchto etalonů je pístová měrka, v níž je tlak tekutiny působící na plochu pístu vyvážen tíhou závaží (viz schéma na obr. 1). Tento princip je v praxi modifikován do různých podob: např. u systémů tzv. floating ball působí tlak plynu v ústí trysky na povrch vznášející se kuličky anebo v případě digitálních pístových tlakoměrů namísto závaží figuruje elektronický dynamometr, tedy senzor síly. Pístové etalony tlaku se vyznačují vynikající stabilitou a zpravidla i velkou přesností; ta je však ovlivňována mnoha faktory, které je třeba při vyčíslení hodnoty tlaku zohlednit. Je třeba počítat s tím, že velikost tíhového zrychlení je na různých místech Země odlišná; rozdíly v rámci Evropy činí několik setin procenta, v rámci České republiky asi 0,013 %. Dalším faktorem, který ovlivňuje přesnost měření, je vztlakový efekt: závaží jsou totiž podle Archimedova zákona nadlehčována okolním vzduchem. Teplota vzduchu, atmosférický tlak a vlhkost tedy ovlivňují měrnou hmotnost vzduchu, a tím i okamžitý silový účinek hmotnosti závaží. Dokonce ani efektivní plochu pístové měrky nelze považovat za úplně stálou: projevuje se na ní jednak teplotní délková roztažnost, ale kromě toho i deformace („nafukování“) válce vlivem měřeného tlaku. Vinou těchto a dalších podobných faktorů je přesné měření spojeno s mnoha složitými korekcemi a správné vyčíslení nejistoty je odborně náročné.
Za účelem zmenšení vlivu tření píst ve válci obvykle rotuje. Při rotaci píst v důsledku průsaku tlakového média štěrbinou mezi válcem a pístem ve válci klesá, ale během klesání mezi horní a dolní mezí pracovní polohy je tlak pístem udržován na přesné a stabilní hodnotě; v tomto smyslu tedy pístová měrka plní i funkci stabilizátoru tlaku. Doba volné rotace, tedy čas, po který se roztočené závaží setrvačností samo udrží v pohybu, je důležitým ukazatelem, nakolik si měřidlo mohlo udržet svou původní přesnost.
Nejmodernější pístové tlakoměry lze v mnoha případech doplnit zařízením pro automatickou manipulaci se závažími (automatický nakladač závaží).
Přesnost pístových etalonů se blíží hodnotě 0,001 % z měřené hodnoty (např. etalony značky Ruska s měrkou zhotovenou z karbidu wolframu).
Lze si klást otázku, zda je tak velká přesnost v oblasti kalibrace průmyslových tlakoměrů potřebná. Je ovšem přinejmenším jedna specifická oblast, v níž se bez mimořádně velké přesnosti nelze obejít, a to je kalibrace tzv. diferenčních tlakoměrů určených k měření při velkém statickém tlaku. Při kalibraci těchto tlakoměrů je totiž třeba oba (velké) tlaky stabilizovat a změřit je s takovou přesností, aby nejistota měření jejich (relativně malého) rozdílu byla v přijatelných mezích. K tomu se používá buď dvojice shodných velmi přesných kalibrátorů anebo kalibrátor se zdvojeným (duplexním) měřicím systémem
(viz příklad na obr. 2).
Práce s pístovými kalibrátory vyžaduje od operátora zručnost a zkušenost. Sady závaží jsou vyrobeny pro určitou jednotku tlaku a pro určitou hodnotu tíhového zrychlení. Při kalibraci v jiných jednotkách je třeba provádět přepočet a při odchylce od referenčních podmínek je nutné zavádět korekce. Se závažími je nutné manipulovat opatrně a přístroj musí být umístěn v prostředí bez otřesů. Tlakové médium je třeba chránit před nečistotami, které jsou do něj vnášeny z kalibrovaných přístrojů. Z uvedených důvodů jsou v posledních několika desetiletích v mnoha průmyslových provozech pístové kalibrátory
nahrazovány deformačními tlakoměry s elektronickými senzory tlaku.

Kalibrátory s elektronickým deformačním tlakoměrem

Elektronické digitální kalibrátory se postupem času svou přesností pístovým kalibrátorům do značné míry přiblížily.
Od 70. let minulého století nacházejí stále větší využití kalibrátory konstrukčně řešené jako číslicový tlakoměr. V současné době představují nejrozšířenější sekundární etalon tlaku a stále víc se rozšiřují i mezi pracovní měřidla. Princip digitálního kalibrátoru spočívá ve využití přesného senzoru tlaku doplněného elektronikou, která zajišťuje digitální zpracování signálu. Díky tomu má uživatel na displeji údaj o konvenčně správné hodnotě tlaku, aniž by se musel zatěžovat zaváděním dalších úprav a korekcí. Vliv teploty okolního prostředí, atmosférického tlaku a dalších faktorů je kompenzován v úrovni početního
zpracování signálu. K typickému komfortu patří také možnost přepínat mezi jednotlivými jednotkami tlaku.
Senzory tlaku prodělaly nejbouřlivější vývoj v souvislosti s rozvojem průmyslových snímačů tlaku. Podle použitého principu se rozlišují senzory tenzometrické, piezorezistivní, indukční, piezoelektrické, kapacitní, rezonanční a optomechanické. Většina těchto principů byla podrobně zpracována v příslušných statích o snímačích tlaku (např. dostupných na www.automa.cz). Společnou podstatou všech uvedených principů je, že silové působení tlaku převádějí na elektrický signál. O deformačních tlakoměrech se mluví proto, že kde působí síla, tam je i deformace, i když je tak malá, že se ji v délkových jednotkách ani nepokouší vyjádřit.
U většiny z popsaných měřicích principů je nezbytné oddělit samotný senzor od tlakového média, a proto se používá oddělovací membrána z tenké kovové fólie, za níž je olej, kterým je tlak přenášen na senzorický prvek (viz příklad odděleného piezorezistivního senzoru na obr. 3). Toto uspořádání je typické pro sekundární etalony střední a menší přesnosti. U etalonů s největší přesností ovšem zmíněnou ochranu nelze použít; tyto jsou pak náchylné k poškození nečistotami v tlakovém médiu – např. vodní či olejovou parou.
V současné době již zcela převládl výrobci velmi podporovaný pohled na číslicový tlakoměr jako na černou skříňku, kdy nejenom uživatel, ale ani metrolog v laboratoři navazující číslicový tlakoměr na etalon vyššího řádu nemusí znát princip měřicího senzoru a zpracování dat v přístroji. Ve většině běžných úloh s tímto přístupem není problém.
Jeden měřicí princip je však natolik zajímavý a přesný, že je vhodné jej tady popsat. Jde o optomechanický senzor QBT (Fused-Quartz Bourdon Tube): ten využívá princip Bourdonovy trubice a kombinuje jej s optickou metodou vyhodnocení a zpracování signálu (obr. 4). Tlakoměr využívající tento princip byl k měření tlaku poprvé použit již v roce 1908, širšího využití se však dočkal až počátkem 60. let minulého století. Výjimečné fyzikální vlastnosti jej předurčují k použití v nejpřesnějších sekundárních etalonech tlaku. Základem snímače QBT je kapilára z taveného křemene, tj. polykrystalického oxidu křemičitého, svinutá do Bourdonovy trubice s několika závity. Zrcátko připevněné na konci kapiláry umožňuje opticky měřit výchylku. Mechanickou zástavbou měřicího prvku je výchylka zrcátka omezena na rotaci okolo podélné osy šroubovice. Ke konci kapiláry je kromě zrcátka připevněno též vahadlo se dvěma cívkami navinutými velmi tenkým vodičem. Obě cívky jsou volně umístěny okolo jádra z permanentního magnetu. Elektrický proud procházející cívkami vyvolává sílu, která působí proti krouticímu momentu spirály. Proud je regulován tak, aby se zrcátko vrátilo do výchozí polohy. Elektromechanický systém tak funguje jako tzv. force balance, přičemž hodnota tlaku je převedena na snadno měřitelnou veličinu – elektrický proud.
Přesnost optometrického systému QBT je v řádu několika tisícin procenta z měřicího rozsahu.
Současné číslicové tlakoměry na deformačním principu mohou měřit tlak od hrubého vakua až po velmi vysoké tlaky v oblasti okolo 1 000 MPa. Jejich přesnost, stabilita, snadná obsluha, vybavenost pomocnými funkcemi a odolnost proti poškození neustále rostou. Jedinou výraznější slabinou číslicových tlakoměrů je jejich relativně malá dlouhodobá stabilita. U mnoha zvláště přesnějších přístrojů výrobci doporučují dobu mezi rekalibracemi v řádech měsíců, čímž narůstají náklady na údržbu a provoz.
Jenže ani dodržení předepsaného intervalu mezi rekalibracemi nedává uživateli jistotu, že přesnost měřidla nebyla narušena. V praxi je pro uživatele základním ukazatelem stálosti měřicích vlastností stabilita nulového bodu snímače. Přestože jsou elektronické digitální tlakoměry obvykle vybaveny funkcí nulování (zero, tára), která umožní nestabilitu nulového bodu pro určitou sérii měření eliminovat, je třeba stabilitu nuly dlouhodobě sledovat a náhlou změnu považovat za signál možného narušení přesnosti.
Kalibrátory s deformačním tlakoměrem lze podle jejich vlastností a vybavení rozdělit na referenční digitální tlakoměry, digitální kalibrátory tlaku, dokumentační kalibrátory, kalibrátory s integrovaným zdrojem referenčního tlaku, automatické kalibrátory tlaku a mechanické deformační tlakoměry. Uvedené skupiny mají následující charakteristické vlastnosti.

Referenční digitální tlakoměry

Jako referenční digitální tlakoměry jsou označovány elektronické deformační tlakoměry v třídě přesnosti 0,2 až 0,05 % z měřicího rozsahu opatřené vhodným displejem.
Představují ekonomické řešení zejména při kalibraci měřicích obvodů, provozních manometrů a přímoukazujících měřidel tlaku. Vyznačují se robustním provedením, teplotní kompenzací v širokém rozmezí teplot a v některých případech vnitřní pamětí s možností ukládat údaje. Již i v této kategorii přístrojů se lze setkat s funkcí digitální justace. Díky ní je možné kompenzovat drift přístroje v čase.

Digitální kalibrátory tlaku

Digitální kalibrátory tlaku jsou současně s funkcí přesného měření tlaku vybaveny signálovým vstupem, pro zpracování výstupního signálu z převodníku kalibrovaného snímače. Jde o elektrické analogové signály typu proudu (miliampéry) a napětí (volty) a vyhodnocení stavu kontaktu (sepnuto/rozepnuto). V případě proudové smyčky lze obvykle volit mezi aktivní napájenou a pasivní nenapájenou smyčkou. Některé moderní kalibrátory mají možnost přijímat údaje z ověřovaného převodníku prostřednictvím protokolu HART nebo i protokolů Profibus a Foundation Fieldbus, popř. obsahují také komunikátor, který slouží k obsluze převodníku, tedy např. ke změně jeho nastavení.
Další novinkou je funkce simulace proudové smyčky. Takto vybavený přístroj umožňuje nejen kontrolovat samotný převodník tlaku, ale nezávisle na převodníku prověřit i ostatní části signálové smyčky, tedy např. přenos údajů do řídicího systému.
Dalším potřebným vybavením kalibrátoru je komunikační rozhraní, které je určeno především k přenosu naměřených údajů, ale může být využito také v opačném směru ke změně konfigurace kalibrátoru. Obvyklá jsou rozhraní RS-232, USB, Bluetooth nebo, u starších zařízení, sběrnice IEEE-488.

Dokumentační kalibrátory

Dokumentačním kalibrátorem se rozumí kalibrátor disponující funkcemi pro dokumentaci kalibrace. Typickou sestavu představuje kalibrátor s vnitřní pamětí vybavený programem pro konfiguraci zkušebních postupů a osobní počítač. Zkušební postupy jsou uloženy do paměti kalibrátoru a během kalibrace jsou odpovídající postupy vybírány a k nim jsou přiřazovány údaje získané při kalibraci. Těmito údaji se rozumí zejména identifikační údaje kalibrovaného měřidla a naměřené hodnoty. V případě, že zkoušeným měřidlem je snímač tlaku a jeho výstupní signál lze zaznamenávat prostřednictvím signálového vstupu kalibrátoru (proud, napětí atd.), nemusí operátor zaznamenávat žádné výsledky měření a tak je minimalizováno riziko chyby i možnost úmyslného zkreslování naměřených údajů. Takto získané soubory dat jsou následně přehrány z kalibrátoru do prostředí dokumentačního softwaru, kde jsou archivovány a popř. dále zpracovány. Výsledky kalibrace jsou opatřeny časovou značkou a identifikací operátora. V závislosti na typu a požadavcích uživatele mohou být data chráněna proti neoprávněné manipulaci. Většinou se tak děje kódováním surových dat do unikátních datových formátů a dále řízením přístupu do programu systémem administrátorů a několikastupňovou hierarchií uživatelů.

Kalibrátory s integrovaným zdrojem referenčního tlaku

Jako kalibrátory s integrovaným zdrojem referenčního tlaku jsou označovány kalibrátory, které ve společné zástavbě obsahují např. i vzduchovou pumpičku a objemový regulátor nebo jiný zdroj referenčního tlaku. O zdrojích referenčního tlaku je pojednáno dále.

Automatické kalibrátory tlaku

Často jsou nejpřesnější sekundární etalony tlaku konstrukčně řešeny jako automatický kalibrátor tlaku, kdy sekundární etalon je doplněn regulátorem tlaku. Kvalita regulátoru v tomto případě přímo ovlivňuje výsledný výkon přístroje. Velmi dobré výsledky vykazují regulátory na bázi kmitajících solenoidových ventilů, a to zejména s ohledem na rychlost a stabilitu regulace. Rychlost odezvy velmi přesného senzoru ovšem zaostává za možnostmi rychlého regulátoru; proto kalibrátory tlaku s tímto systémem bývají doplněny pomocným senzorem, který poskytuje regulátoru sice méně přesnou, ale o mnoho rychlejší informaci o aktuálním tlaku v systému. V blízkosti žádané hodnoty tlaku je pak signál z pomocného senzoru nahrazen přesnějším údajem z hlavního senzoru. Lze se ovšem setkat i s kalibrátory, u nichž je z obdobných důvodů udávána jistá (větší) přesnost měření tlaku a o něco menší přesnost regulace.

Mechanické deformační tlakoměry

Pro úplnost jsou zde uvedeny také mechanické tlakoměry. Jestliže se jako etalony používají mechanické tlakoměry, jde obvykle o přístroje s Bourdonovou trubicí o přesnosti 0,6 %. Mechanické přístroje o přesnosti 0,25 % a přesnější už zpravidla bývají dražší než srovnatelný digitální tlakoměr. Mezi nejkvalitnější a ještě dosti rozšířené tlakoměry patří přístroje značky Wallace & Tiernan o přesnosti 0,066 % se dvěma oběhy ručky (obr. 5). V mnoha provozech mají ještě dnes své nezastupitelné místo především pro rychlost měření; při změně tlaku (např. při seřizování pneumatických přístrojů) se totiž obsluha na ručkovém přístroji snadno orientuje a rychle odhadne, k jaké hodnotě pohyb ručky směřuje; rychleji, než je možné rozpoznat z míhajících se číslic.

Zdroje referenčního tlaku

Nezbytnou součástí sestavy kalibračního zařízení je zdroj referenčního tlaku. Jde o zdroj, který umožní generovat tlak potřebné velikosti a udržet jej stabilní na požadované hodnotě. Podle skupenství kalibračního média lze zdroje tlaku rozdělit na hydraulické a pneumatické. Podle způsobu pohonu jsou rozlišovány zdroje na ruční nebo na strojní pohon.
Jako ruční pneumatické zdroje se používají ruční pístové pumpy: jednoduché hustilky, kalibrační klešťové pumpy (obr. 6) nebo stolní pístové pumpy. Důležitým prvkem je objemový regulátor, což je měch nebo píst spojený se šroubem, který umožňuje jemně seřídit tlak vzduchu v uzavřeném objemu. Dalším podstatným prvkem je jehlový ventil, který dovoluje citlivě zmenšovat tlak.
Velmi rozšířeným ručním hydraulickým zdrojem tlaku je vřetenový lis, často nazývaný vřetenová pumpa. Jde o píst ve válci ovládaný šroubem. Tímto mechanismem je kapalná náplň v uzavřeném objemu stlačena v rozsahu několika desítek až stovek megapascalů; pro šroubový mechanismus je typická mohutná rukojeť, která někdy připomíná kormidelní kolo větší lodi (obr. 7). Je-li válec s pístem většího průměru, bývá systém doplněn ještě objemovým regulátorem pro jemné doladění tlaku. U válců menšího průměru je vhodné systém doplnit pomocným pístovým čerpadlem (funkce předčerpání; priming
pump), které umožní rychleji vtlačit kapalinu do zkoušeného měřidla a dosáhnout pak požadovaného tlaku na jediný zdvih pístu v hlavním pracovním válci. U pístových olejových kalibrátorů bývá vřetenový lis jejich nedílnou součástí, u kalibrátorů s deformačním tlakoměrem je obvykle používán jako samostatné zařízení.
Vedle vřetenového lisu se používají i jiná pístová čerpadla: buď v podobě stolní pákové pumpy, anebo v podobě ruční klešťové pumpy.
Pneumatickými zdroji tlaku na strojní pohon jsou např. pístové, membránové či šroubové kompresory. Požadovaný tlak je nastavován buď ručně, tedy objemovým regulátorem nebo redukčním ventilem, anebo prostřednictvím řídicího systému kalibrátoru, jak bylo zmíněno v odstavci o automatických kalibrátorech. Běžné jednostupňové kompresory umožňují dosáhnout tlaku 0,6 až 1 MPa, ve spojení s jednoduchým násobičem tlaku lze dosáhnout tlaku 4 MPa. K dosažení větších tlaků je nutné pořídit nákladnější zařízení, která jsou zpravidla konstruována na výkony, jež při kalibračních pracích
zůstávají nevyužity.
Dalším používaným zdrojem jsou tlakové láhve: v laboratořích se používají velké (zpravidla 50litrové) láhve s dusíkem stlačeným na 20 MPa, pro kalibraci v provozu lze využít menší láhve se stlačeným vzduchem, jež používají hasiči a potápěči; ti také obvykle disponují i technikou k jejich naplnění na tlak blížící se 100 MPa. Výhodou použití tlakové láhve s dusíkem je, že plyn neobsahuje vodní páru, která naopak bývá obsažena ve vzduchu: termodynamické pochody, které vodní pára obsažená ve vzduchu po změně tlaku způsobí, komplikují přesnou stabilizaci tlaku na požadované hodnotě.
Ke stabilizaci tlaku média poskytovaného z kompresoru nebo z tlakové láhve jsou používány i redukční ventily speciální konstrukce, které umožňují tlak jemně nastavit. Použití těchto redukčních ventilů (podobně jako použití regulátorů, jimiž bývají vybaveny automatické kalibrátory) je sice pohodlné, ale nese s sebou jedno riziko: vyskytne-li se v tlakovém systému netěsnost, únik vzduchu je eliminován činností ventilu a obsluha se o úniku nedozví. Jenomže přitom dochází v propojení mezi kalibrátorem, zdrojem tlaku a zkoušeným přístrojem k proudění, které může zásadním způsobem zkreslit měřený tlak.

Požadavky kladené na kalibrátory

Velmi přesné kalibrátory umožňují pokrýt několik tlakových rozsahů. Jenže s přesností roste nejenom cena samotného etalonu, ale i náklady na udržování jeho metrologické návaznosti. V praxi je tedy řešena otázka, zda je vhodnější mít jeden velmi přesný etalon pro široké spektrum kalibračních prací, anebo několik etalonů s různými rozsahy a s menší přesností. Důležitým vodítkem je právě spektrum předpokládaných kalibračních prací; při vybavování kalibračního pracoviště je proto vhodné začínat od soupisu měřidel, jejichž metrologickou návaznost má dané pracoviště zajišťovat.
Další otázkou je kompaktnost, popř. modularita systému. Kompaktní kalibrátor s integrovaným zdrojem referenčního tlaku navodí pocit komfortu a působí elegantněji než sestava složená z etalonu a vnějšího zdroje. Je ale namístě zajímat se i o to, zda je možné opravit případnou banální mechanickou závadu, aniž by byla porušena záruka anebo ohrožena platnost kalibrace přístroje.
Modularita přístroje umožňuje opotřebené či poškozené moduly nahradit novými, což představuje menší náklady, než když je opravován či nahrazován celý kalibrátor.
Důležitým hlediskem je i to, zda kalibrační zařízení je určeno výhradně pro práci v laboratoři (popř. v servisní dílně), anebo bude používáno přímo v provozu.
Pro uživatele je důležitá i skutečnost, zda případnou nepřesnost přístroje, ke které během jeho životnosti může dojít, je možné korigovat v některé z tuzemských kalibračních laboratoří; tedy zda výrobce poskytl zdejšímu obchodnímu a servisnímu zástupci příslušné know-how a přístupové kódy.

Tlakové médium

Obecně se dává přednost kalibraci plynným médiem před médiem kapalným, protože při pneumatické kalibraci je snazší uchránit kalibrační zařízení před nečistotami, kterými může být kontaminováno kalibrované měřidlo. K tomu by měl být v kalibračním zařízení instalován odlučovač nečistot. A naopak, při hydraulické kalibraci je testované měřidlo kontaminováno kalibračním médiem. Například kalibrovat měřidla určená pro kyslík olejem je zcela nepřípustné.
Zatímco pro tlaky do 2,5 MPa je pneumatická kalibrace samozřejmostí, v případě větších tlaků je třeba dbát na to, jaké kalibrační médium je přípustné. A naopak, u kalibrátorů pro nejmenší tlaky anebo u velmi přesných kalibrátorů se lze setkat s přístroji, kterým škodí i vzdušná vlhkost, a tedy jediným vhodným kalibračním médiem je suchý plyn, zpravidla dusík.
Literatura:
TESAŘ, J. a kol.: Kniha měření tlaku. Brno, ČKS, 2006.
Ing. Jan Kašpar, Tectra, a. s.,
RNDr. Jiří Tesař, Ph.D., Český metrologický institut,
Ing. Jan Vaculík, BHV senzory, s. r. o.


Vybrané základní pojmy z oboru měření a kalibrace tlaku

Relativní tlak (GAUGE) je hodnota tlaku, která je vztažena k okamžitému místnímu atmosférickému tlaku. Podle znaménka se mluví o přetlaku (kladné znaménko) anebo o podtlaku (záporné znaménko). Tlakový systém zobrazující relativní tlak bude při otevření do atmosféry zobrazovat nulovou hodnotu. Kalibrátor pracující v tomto režimu je možné při otevření do atmosféry vynulovat (obvykle klávesou ZERO nebo TARA), čímž je eliminována časová nestabilita (tzv. drift) nulového bodu.

Absolutní tlak
(ABS) je hodnota tlaku, která vychází z absolutního vakua. Tlakoměr zobrazující absolutní tlak bude při otevření do atmosféry zobrazovat aktuální atmosférický tlak; bude fungovat jako barometr. Tato skutečnost se odráží i při nulování před kalibrací. Nulování není obvykle prováděno tak často, protože vyžaduje zadání aktuálního atmosférického tlaku. Neshánějte kalibrátor absolutního tlaku s rozsahem pod 0 Pa absolutně – neexistuje!
Kombinovaný tlak (COMPOUND) označuje kalibrátor určený pro práci v režimu relativního tlaku, u nějž jsou garantovány parametry pro přetlak i pro podtlak, tedy pro tlak nad tlakem i pod tlakem atmosféry. Typicky se takto definovaný rozsah týká tlaků do 4 MPa (–0,1 až 4 MPa).
Současné moderní kalibrátory nabízejí možnost zabudovat do přístroje přesný barometr, díky čemuž lze údaje z rozsahů definovaných jako relativní (GAUGE) přepínat na zobrazení v režimu absolutního tlaku. Toto ekonomické řešení rozšiřuje možnosti využití kalibrátoru.
Diferenční tlak (DIFF) představuje rozdíl dvou úrovní tlaku mezi vstupy označovanými obvykle HI a LO. Je běžně realizován v rozsahu minus/plus s asymetricky umístěným středem. Tedy do vstupu označeného HI je obyčejně přivedena vyšší z obou úrovní tlaku, ovšem přístroj snese i opačnou situaci. V případě diferenčních tlakových kalibrátorů je důležitá mj. hodnota statického tlaku, tedy úroveň, na které je rozdíl tlaků měřen.
Typickou úlohou kalibrace diferenčního tlaku je kalibrace měřidla pracujícího ve spojení s průřezovým měřidlem průtoku (clona atd.). Rozdíl tlaků v řádu jednotek kilopascalů je možné měřit stejně tak na potrubí s vnitřním tlakem 0,6 MPa jako při tlaku 6 MPa. Metrologické vlastnosti měřidla diferenčního tlaku při měření při hodnotě statického tlaku 0,6 MPa však nemusí být shodné s vlastnostmi při statickém tlaku 6 MPa. Moderní kalibrátory dovolují měřit tlakovou diferenci také jako zobrazení rozdílu dvou nezávislých tlakových vstupů. Opět jde o funkci rozšiřující možnosti přístroje jinak konstruovaného pro měření relativního tlaku (GAUGE). Do značné míry je tak řešen i problém statického tlaku. Vždy je třeba konfrontovat výrobcem uváděnou přesnost s požadavky kalibrační úlohy.

Vakuum/podtlak je měření tlaku pod úrovní aktuálního atmosférického tlaku až k absolutní nule. Měření tlaku blížícího se absolutní nule (tedy tzv. vysokého vakua) představuje specifický technický problém a řeší se prostředky zcela odlišnými, než jaké jsou popisovány v tomto článku.

Obr. 1. Schéma měrky pístového hydraulického kalibrátoru (F – síla, p – tlak)
Obr. 2. Diferenční pístový tlakoměr od firmy Degranges et Huot
Obr. 3. Příklad piezorezistivního senzoru s oddělovací membránou
Obr. 4. Schéma optomechanického senzoru QBT
Obr. 5. Mechanický tlakoměr Wallace & Tiernan o přesnosti 0,066 %
Obr. 6. Pneumatická ruční klešťová kalibrační pumpa
Obr. 7. Vřetenový kalibrační lis z roku 1950

 

Year
2015
Journal
Automa
Number
5