Lors de la conception d'un capteur de pression, deux éléments doivent être connus dès le départ, avant même de vérifier les caractéristiques électriques d'un appareil : le type de pression à mesurer et l'unité de mesure.
Il existe trois types de pression : pression absolue, différentielle ou manométrique.
-La pression absolue est mesurée à partir d'une valeur zéro de référence par rapport au vide parfait
-La pression manométrique est mesurée à partir d'une valeur zéro de référence par rapport à la pression ambiante
-La pression différentielle est la différence de pression entre deux points.
La pression peut ensuite être mesurée selon plusieurs unités, ce qui peut à première vue être déroutant : les unités Pascal, psi (livre-force par pouce carré), bar, inHg (pouces Mercure), mmH2O (millimètres d'eau), atm (atmosphère), pour ne mentionner que les plus courantes, sont souvent utilisées. Plusieurs types de capteurs de pression (capteurs de pression du support de la carte ou capteurs de pression industriels) peuvent être commandés, selon l'application voulue.
Il existe plusieurs explications à ce nombre impressionnant d'unités. Les raisons sont d'ordre historique (la pression étant l'un des plus anciens paramètres environnementaux à avoir été mesuré), culturel (l'unité employée variant selon les pays), et pratique (pour adopter un système apte à évaluer les différentes plages de pression et obtenir des résultats clairs et compréhensibles).
L'unité de base du système international (SI) pour la pression est l'unité Pascal (Pa). Une unité Pascal correspond à une unité Newton par mètre carré. Pour rappel : une unité Newton correspond à la force nécessaire pour déplacer une masse d'un kilogramme à la vitesse d'un mètre par seconde carrée. D'où les formules suivantes :
Le Pascal est l'unité devant être utilisée lors du calcul d'autres valeurs suivant le système international. Cependant, le Pa n'est pas l'unité la plus commode pour mesurer la pression dans des applications.
Il est par exemple très utile de calculer la pression terrestre par rapport à la pression au niveau de la mer. D'où l'unité « atmosphère » (atm), utilisée pour mesurer la pression au niveau de la mer, avec une référence calculée comme étant le poids de l'air au-dessus du niveau de la mer à 45 degrés Nord sur une colonne d'air d'un mètre carré. Ce poids s'établit en général autour de 10 333 kg. Avec une accélération de 9,80665 m/s2, nous avons :
L'unité Pascal est basée sur le système métrique qui diffère du système impérial. Ce dernier utilise la livre et le pouce au lieu du gramme et du mètre. D'où une pression également définie en PSI (pound per square inch [livre-force par pouce carré]). Étant donné qu'une livre est égale à 0,45359237 kg et qu'un pouce est égal à 0,0254 m, nous avons cette correspondance :
Historiquement, les manomètres à mercure furent les premières jauges de pression précises. Le « millimètre de mercure » et le « pouce de mercure » étaient donc des unités très courantes qui sont encore utilisées pour mesurer, notamment, la pression sanguine. Étant donné que la densité du mercure dépend de la température et de la gravité de surface, lesquelles sont variables selon les conditions locales, des valeurs standards spécifiques ont été adoptées pour ces deux paramètres. Cela a porté à définir un millimètre de mercure comme la pression exercée à la base d'une colonne de mercure d'un millimètre de haut, avec une densité précise de 13 595,1 kg/m3 (la densité du mercure à une température de 0 °C), lorsque l'accélération due à la gravité atteint exactement 9,80665 m/s2. D'après ces chiffres :
La version impériale du millimètre de mercure (mmHg) est le pouce de mercure (inHg). Étant donné qu'un pouce correspond à 25,4 mm,
Le pouce de mercure est toujours utilisé aux États-Unis.
Comme la pression est souvent mesurée en fonction de sa capacité à déplacer une colonne de liquide dans un manomètre, les pressions ne sont pas seulement exprimées à l'aide du mercure, mais aussi à l'aide d'eau, ce qui a donné naissance à l'unité appelée « millimètre d'eau » (mmH2O). L'unité mmH2O est définie comme la pression exercée à la base d'une colonne d'eau d'un millimètre de haut, avec une densité précise de 1 000 kg/m3. Selon la définition de l'unité Pa, nous avons la conversion suivante :
L'unité de pression mmH2O est utilisée pour surveiller de faibles pressions de flux d'air au niveau des systèmes de ventilation des bâtiments ou pour surveiller de très faibles niveaux d'eau dans les rivières et ruisseaux. Dans le passé, les faibles pressions d'air étaient mesurées à l'aide de manomètres à colonne d'eau, mais ces instruments sont aujourd'hui largement remplacés par des manomètres numériques utilisant des capteurs électroniques, bien que l'unité de pression mmH2O soit toujours utilisée. La pression pulmonaire est mesurée en centimètres d'eau (cmH2O), c'est-à-dire selon un ratio de 10 par rapport à l'unité mmH2O.
Pour mesurer la pression d'air atmosphérique, le bar est toujours largement utilisé même s'il ne s'agit pas d'une unité du système international. Au niveau de la mer, la pression correspond à 1 000 mbar, ou à 1 bar, soit l'équivalent de 100 kPa. Beaucoup de météorologues du monde entier continuent de rapporter les informations météo en mbar, car c'est une unité pratique. Dans la même famille d'unités, le décibar (dbar), égal à un dixième de bar, est généralement utilisé par les océanographes pour mesurer la pression sous-marine car la pression dans les océans augmente d'environ un décibar par mètre de profondeur.
Lors de la conception de capteurs de pression, toutes ces unités peuvent dérouter et plusieurs conversions peuvent être nécessaires. Le tableau ci-dessous récapitule les conversions des unités les plus courantes.
Nous espérons avoir éclairé un tant soit peu les différentes unités utilisées pour mesurer la pression afin que vous puissiez décider quel capteur choisir pour votre projet.