가. 부르돈관(Bourdon -Tube) 압력계

1) 측정원리
탄성식 압력계는 수압부에  탄성체를 사용해서 측정하고자 하는 압력을 가했을때 가해진 압력에 비례하는 단위 압력당의 변형량을 아는 상태에서, 

이에 대응된 변형량만을 측정함으로써 압력을 구하는 방법이다.
탄성변형을 압력계에 이용되는 것으로 부르돈관,다이야프램,벨로우즈등 이 있으며, 이와같은 수압소자를 이용, 압력계 제작시는 압력변화에 따른

극히 미세한 탄성변형을 일반적으로 링크기구,레바,피니언등의 기계적구조로서 확대하여 지시,기록,전송,전기적 변환등을 행하며, 이러한  의미에서

탄성식 압력계는 기계적인 압력계로  2차 압력계이다.
부르돈관은 1852년 프랑스 부르돈에 의해 발명된 것으로 타원형및 평원형을 갖는 튜브를 한쪽에 고정시킨 다음 개방시켜 압력을 가하고,

다른쪽은 밀폐자유단으로 하여 압력에 따라 변위를 발생시키도록 한 것이다.
부르돈관의 측정원리는 그림에서와 같이 부르돈관에 압력이 가해지면 부르돈관 단면에 있어서의 가로측  2a는 2a'로서 수축하고, 세로측 2b는 2b'로

팽창하여 즉, 원형에 근사한 변형이 일어나고 이러한 각 단면의 변형 적산치가 길이방향으로 나타나 자유단을 선 팽창시키고 부르돈관이 압력을 가하기

전 권각 θ에서 선팽창은 자유단 중심축 접선 방향과 그 법선 방향 양방향의 벡터의 합으로 압력을 가하면 굴곡변형이 나타난다.
 C형 부르돈관은 180∼ 270°의 곡률각을 갖고 있으며, 변형된 것으로  U형 과 J이 있다.나선형(Spiral type)은 보통 4∼8회 감은 것으로 곡률반경은

감은수에 따라 증가하며, 관의 중심선은 한 평면상에 있고 관끝의 이동을 크게한 것이다. 헬리칼형(Helical Type)은 C형을 여러번 감은 것으로 보통
 

1800∼3600°의 전체각을 갖고 있고, 변형 형상은 C형과 비슷하며  관끝의 이동은  C형보다 크게 나타난다. 헬리칼형의  중심선은  한 평면상에 있지

않지만 곡률반경은 일정하다. 비틀림형은 부르돈관을 길이방향으로 비틀은 것으로 비틀린 회수는 2∼ 6회이며, 관의 중심선은 길이방향으로 직선이다.
압력에 따른 부르돈관 운동의  정확한 해석은 매우 복잡하며, 현재까지 완전한 이론식은 확립되어 있지 않다. 그러나 다음과 같은 실험식을 이용하여

사용하고 있다.
 
    θ = 압력을 가하기 전의 전체각도
    Ε = 재질의 영율
    Δa = 변형된 각도
    P = 관 안 밖의 압력차 (단위: Psi)
    2a,2b = 관의 장축 및 단축(단위; inch)
    t = 관의 두께, R = 관의 곡률 반경을 나타낸다.
 

2) 압력계 원리

부르돈관의 측정원리는 Linearity Link와  Span Link에서  확대된 변위 즉, 압력계  Link 구조의 선형 변위가  Sector 와 Pinion이 동축으로 연결된 지점의 위치를 변위시켜 눈금판 상에 그 지시치를 판독함으로써, Inlet hole에 가해진 미지의 압력을 구하게 되는 것이다.  Hair spring은  압력 소거시

지침이 zero 위치로의 복원을 위한 복원력을 주고 있다.
헬리칼형 부르돈관은 끝　단에 거울이 부착되어 있어 압력을 받은 관이 θ 각도만큼 돌아가면 미세전류가 0이 될때까지 광 센서가 움직이고,

이때의량은 기어를 통하여 카운터에서 측정된다. 부르돈관은  저압보다는 고압용 압력계 제작에 사용되며, 장단점 비교는 다음과 같다.
 

3) 부르돈관의 구조
부르돈관의  단면형상은 여러　가지가 고안되어 지고 있다. 아래 그림의  (a) ∼ (d)형은 　저압(30 kgｆ/㎠) 또는  중압(200 ∼300 kgｆ/㎠)용 이고,  (e)∼(g)형은 　고압(500 kgｆ/㎠)용으로 사용되어 지며, 실제로 사용되고 있는 평원형 부르돈관의 단면크기 및 두께에 따른 측정범위는

관단면적과 측정범위는 비례관계를 가진다.
 

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