Manomètre à colonne de liquide


Un réservoir de section S est relié à un tube de section uniforme s. Le système contient un liquide de masse volumique µ.
Quand la pression Po au-dessus du réservoir et du tube est la même, la cote Zo des deux surfaces libres est identique et elle est prise comme niveau de référence.

Tube vertical
Si la pression au dessus du réservoir devient P = Po + dP, la cote du liquide dans le tube devient Z = Zo + dZ.
Le niveau du réservoir devient Zr avec S.(Zo − Zr) = s.(Z − Zo) soit S.dz = s.dZ
On a donc dP = µ.g.(Z − Zr) = µ.g.dZ.(1 + s / S).
La sensibilité dZ / dP est 1 / µ.g.(1 + s / S) ≈ 1 / µ.g

Tube incliné
Le tube du manomètre est incliné et fait l'angle α avec l'horizontale.
Si la pression au dessus du réservoir devient P = Po + dP, la cote du liquide dans le tube devient Z = Zo + dZ.
Le niveau du réservoir devient Zr avec S.(Zo − Zr).sin α = s.(Z − Zo) soit S.dz.sin α = s.dZ
Donc dP = µ.g.(Z − Zr).sin α = µ.g.dZ.sin α.(1 + s / S.sin α).
La sensibilité dZ / dP devient de l'ordre de 1 / µ.g.sin α.

Données utilisées
s / S = 1 / 50; µ = 0,9 103 kg / m3

Remarques
* La forme réelle du ménisque dans le tube dépend de la nature du liquide de la nature du tube et de son inclinaison.

* Les manomètres à colonne de liquide fonctionnent en surpression et en dépression.

* La gamme des mesures est fonction de la nature du liquide utilisé.
Avec du mercure on peut mesurer des différences de pression de l'ordre du bar. (1 bar = 105 Pa).

* En utilisant des tubes inclinés on réalise des manomètres permettant la mesure de surpression faible avec une sensibilité de l'ordre du pascal. On utilise alors une huile minérale colorée et la graduation est tracée le long du tube permettant ainsi une lecture directe.

* Les manomètres à liquide sont utilisés pour la calibration des manomètres utilisant une méthode indirecte de la mesure de pression. (Bourdon, capsule anéroïde, capteurs électroniques ...)