Манометр ртутный принцип действия: Принцип работы жидкостного манометра — Морской флот

Манометр ртутный принцип действия: Принцип работы жидкостного манометра — Морской флот

Содержание

Манометр ртутные дифференциальные — Справочник химика 21





    ЛЯЮТ показания ртутного дифференциального манометра 21, присоединенного к нормальной диафрагме 10, соответствующие заданным расходам. Пуск центробежного насоса производят при закрытой задвижке на нагнетательном трубопроводе и открытой [c.49]

    При расчетах по формулам (3-1) и (3-2) следует помнить, что 1 мм вод. ст. яг 9,81 Па. При пересчете показаний ртутного дифференциального манометра надо учитывать, что над столбиком ртути находится вода, вследствие чего перепад давления Др = (ррг — раод) Л. При этих условиях 1 мм рт. ст. соответствует 123,5 Па. [c.33]










    Для измерения остаточного давления, превышающего 100— 120 мм, применяют ртутный дифференциальный манометр, представляющий собой U-образную трубку с обоими открытыми коленами, высотой более 760 мм. [c.145]

    Для замера перепада давления, при котором происходит вытеснение одной жидкости другой, служит ртутный дифференциальный манометр, колена которого изготовлены из органического [c.170]

    Перед пуском установки удаляют воздух из воздушного колпака на коллекторе, а также из расширенных участков средней трубы и, пользуясь градуировочным графиком (вида рис.. 3-2), определяют показания ртутного дифференциального манометра 21, присоединенного к нормальной диафрагме 10, соответствующие заданным расходам. Пуск центробежного насоса производят при закрытой задвижке на нагнетательном трубопроводе и открытой задвижке на всасывающей линии Последняя, во избежание разрушения насоса за счет кавитации, должна быть полностью открыта все время работы насоса. [c.31]

    В наших исследованиях использовался косвенный метод определения плотности газонасыщенных нефтей, в частности, метод двух дифференциальных манометров. Для определения плотности жидкости этим методом следует при установившемся режиме фильтрации измерить один и тот же перепад давления двумя дифференциальными манометрами (например, двухжидкостным и ртутным). Этот метод позволяет определить плотность жидкости при высоких давлениях. Если в ртутном дифференциальном манометре над ртутью находится керосин, то можно написать следующее равенство  [c.18]

    Расход измеряют ртутным дифференциальным манометром 21, присоединенным к нормальной диафрагме 10, установленной на нагнетательном трубопроводе, а потери давления при прохождении потока через арматуру, повороты и т. д. — водяными дифференциальными манометрами 15 со шкалой длиной 760 мм. [c.31]

    Для измерения потерь давления при прохождении потока через вентиль кроме водяного, установлен также ртутный дифференциальный манометр. [c.31]

    Дифференциальный ртутный манометр Ртутный столбик. ……… V-14 250—12 700 жж вод. ст. [c.388]

    Самым простым нуль-индикатором, который отвечает этим требованиям, является обычный ртутный дифференциальный манометр. Если измеряемое давление не превышает 100 бар, а температура не высока, то манометр можно изготовить из стеклянной трубки и наблюдать за уровнем ртути визуально. При более высоких давлениях стекло применять нельзя. В этом случае используют металлические трубки для определения уровня ртути в них суш ествуют точные методы (они будут списаны далее). При высоких температурах нежелательно применять и ртуть. И вообще, в таком манометре очень трудно избежать переброса ртути. [c.147]










    На рис. 4.19 изображен мембранно-ртутный индикатор, расположенный в одном корпусе с ртутным дифференциальным манометром и соединенным с ним общим каналом подачи газа. Чувствительность мембранно-ртутного индикатора увеличена за счет применения ртутного мультипликатора и уплотнения (мембраны) особой конструкции. [c.152]

    Для определения удельной поверхности глин адсорбционным методом была применена вакуумная установка (рис. 2), состоящая из четырнадцати кювет 1, калиброванной колбы 2, ртутного манометра 3, дифференциального манометра 4, колбы с азотом 5, ампулы с активированным углем 6, манометрической лампы 7, вакуумных кранов 8—15, форвакуумного насоса, термопарного вакуумметра типа ВИТ-1, ловушки и соединительных трубок. [c.308]

    Схема замкнутой испытательной установки изображена на на рис. 3-26. Насос 1 подключен к гер.метическому кавитационному баку 2. На всасывающем трубопроводе у всасывающего патрубка насоса установлены пружинный или ртутный манометр 4 (нормальные испытания насоса) и пружинный или ртутный вакуумметр 14 (кавитационные испытания насоса). На напорном трубопроводе установлены пружинный или ртутный манометр 5, расходомер 6 с ртутным дифференциальным манометром 7 и регулировочная задвижка 3, установленная за расходомером. Мощность на валу насоса определяется при помощи мотор-весов 8 с регулируемым числом оборотов. Число оборотов измеряется тахометром 9. [c.168]

    Утечки жидкости через уплотнение рабочего колеса определяются по перепаду давлений на уплотнении. Перепад давлений измеряется ртутным дифференциальным манометром 4. Балансовые испытания производятся на описанной выше экспериментальной установке открытого или замкнутого типа. [c.175]

    Дифференциальный манометр ртутный (шкала до 700 мм)….. 2 шт. [c.229]

    Внутренний диаметр опытной трубы 1 и, следовательно, внешний диаметр цилиндрической насадки катализатора был одинаков по всей длине и равнялся 66 мм. Принцип действия и устройство ртутного дифференциального манометра описаны ранее . Для предотвращения перебросов ртути из дифманометра в опытную колонку в момент пуска циркуляционного насоса, при наполнении установки или выпуска из нее газа, имелся байпасный трубопровод с вентилем 14. [c.128]

    Расход измеряется посредством ртутного дифференциального манометра 21, присоединенного к нормальной диафрагме 10, установленной на нагнетательном трубопроводе, а потери напора при прохождении потока через арматуру, поворотах и т. д. — посредством водяных 2 дифференциальных манометров 15 со шкалами длиной 760 мм. [c.48]

    Ртутные дифференциальные манометры используют в монтажной практике для проверки газоплотности генератора, а ртутные вакуумметры 2 (см. рис. 1, а) —для измерения величины вакуума в конденсаторе. Наибольшее распространение получили пружинные манометры (см. рис. 1, б). [c.115]

    Участок трубопровода около шайбы (до и после нее) соединен импульсными линиями с ртутным дифференциальным манометром. В сосуде большого диаметра дифференциального манометра, соединенном со стороной большего давления и называемом плюсовым, расположен металлический поплавок. Сосуд. меньшего диаметра, соединенный трубкой с первым сосудом, называется минусовым, так как он соединен со стороной меньшего давления. [c.116]

    С помощью двух дифференциальных манометров — ртутного и дифференциального определяется плотность газонасыщенной нефти при высоком дзвленнк [26]. Отнсяитсльная ошибка в огфеделении плотности таким способом не превышает 3%. [c.30]

    I — редукционный вентиль 2 — ртутный дифференциальный манометр ДТ-50 3 — ротаметр 4 — электроподогреватель воздуха 5 — экспериментальный аппарат 6 — рефлектор с электролампой 7 — уровнемер 8 и 9 — теплообменник-конденсатор 10 — клан нный газовый счетчик ГКФ-6 II — сосуды для конденсата 12 — термостат. [c.80]

    Самой существенной частью установки является ртутный дифференциальный манометр. Уровень ртути в его коленах определяют по положению плавающего на ней сердечника 7. При изменении положения сердечника 7, представляющего собой легкий пустотелый поплавок из чистого железа, меняется индукционное сопротивление-катушки 8, декомпенсируется мостовая схема и стрелка гальванометра отклоняется. Стрелку приводят в исходное положение, поднимая поршень волюмометра 5 по изменению положения поршня измеряют изменение объема системы. [c.290]

    Удельную потенциальную энергию (напор) находят как отношение измеренных величин давления и плотности перекачиваемой жидкости. Измерительными приборами служат манометры водяные, ртутные, дифференциальные и пружинные. Трчку замера выбирают на прямом участке трубы с постоянным сечением. Отвер- [c.160]

    Положение крана 8 должно быть таким, чтобы был включен ртутный дифференциальный манометр 18. Кран 6 постепенно открывают настолько, чтобы был обеспечен мелекулярный режим течения. Если перепад давления в манометре 18 мал, то положение крана 8 меняют для включения масляного манометра 19. [c.245]

    Для проведения работы собирают установку, состоящую из водоструйного насоса, ртутного дифференциального манометра, трехходового крана для регулирования разрежения и вакуумной колбы, в которую устанавливают градуированный приемный цилиндр. Вакуумную колбу закрывают пробкой, в которую вста-1ВЛЯЮТ бюхнеровскую воронку. К воронке присасывают влажный бумажный фильтр. [c.179]










    Применявшийся ртутный дифференциальный манометр изображен на рис. 20. Он изготовлен из пирексовой трубки, наружный диаметр которой 7 мм, внутренний — 4 мм. К коленам манометра припаяны ампулы А из того же стекла. В них заливались спирты, которые замораживались, и ампулы запаивались. Затем трубка Б присоединялась к вакуумному насосу, и при чередовании замораживания и плавления спиртов они обезгажи-вались. Ртуть (очиш,енная путем перегонки) при этом находилась в резервуаре В, после чего она переливалась в манометр, и перетяжка Г запаивалась. Манометр с ампулами помещался в термостат. [c.59]

    Для измерения перепада давления в дроссельных органах применяются дифференциальные манометры различных типов. Наибольшее распространение в канализационной практике получили поплавковые ртутные дифференциальные манометры с индукционным датчиком типа ДПЭС, при помощи которого показания водомера могут быть переданы электрическим путем на вторичный прибор. При отсутствии необходимости в передаче показаний от датчика на раа тояние могут применяться дифмало-метры типа ДП — показывающие, самопишущие и самопишущие со счетчиком. [c.151]

    Применение диафрагмы с ртутным манометром для определения подачи (фиг. 54) основывается на измерении перепада давления до и после местного сужения. Диафрагма устанавливается на прямолинейном участке трубопровода. Вследствие перехода части потенциальной энергии давления в кинетическую энергию средняя скорость потока повышается, в результате чего статическое давление в данном сечении становится меньше статического давления перед сужаюп им устройством. Разность этих давлений, измеряемая ртутным дифференциальным манометром, тем больше, чем больше расход протекаюш,ей жидкости. Этот перепад давления и определяет величину расхода жидкости. [c.130]


Приборы для измерения давления. Виды и работа. Применение

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м2. Применяют приборы для измерения давления.

Виды и работа

Приборы для измерения давления, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы.

Виды давления

  • Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
  • Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
  • Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
  • Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

 

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Рис-1

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Рис-2

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:
  • Пружинные.
  • Сильфонные.
  • Мембранные.

Рис-3

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Рис-4

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Рис-5

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Рис-6

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:
  1. Образцовые.
  2. Рабочие.

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Перечислим основные места использования приборы для измерения давления в:
  • Газо- и нефтедобывающей промышленности.
  • Теплотехнике для контроля давления энергоносителя в трубопроводах.
  • Авиационной отрасли промышленности, автомобилестроении, сервисном обслуживании самолетов и автомобилей.
  • Машиностроительной отрасли при применении гидромеханических и гидродинамических узлов.
  • Медицинских устройствах и приборах.
  • Железнодорожном оборудовании и транспорте.
  • Химической отрасли промышленности для определения давления веществ в технологических процессах.
  • Местах с применением пневматических механизмов и агрегатов.
Похожие темы:

U-образные манометры — книга «МАНОМЕТРЫ» от НПО «ЮМАС»

      U-образный манометр – это жидкостный манометр, состоящий из сообщающихся сосудов, в которых измеряемое давление определяют по одному или нескольким уровням жидкости/16/.

В U-образных стеклянных манометрах свободный конец трубки сообщается с атмосферой, а к другому концу подводится измеряемое давление. Простейшая схема измерения давления жидкостным стеклянным манометром показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема функционирования  стеклянного   жидкостного  манометра

        Атмосферное давление ратм воздействует на один конец U-образной трубки, частично заполненной рабочей жидкостью. Другой конец трубки с помощью различного рода подводящих устройств соединен с областью измеряемого давления рабс. При рабс  > ратм жидкость, находящаяся в части подведенного измеряемого давления, будет вытесняться в часть, соединенную с атмосферой. В результате между уровнями жидкостей, находящимися в разных частях U-образной трубки, образуется столб жидкости, высота h которого определяется из выражения  

h = (рабс – ратм)/((rж – rатм )g),                   (3.1) 

где рабс – абсолютное измеряемое давление; rж – плотность рабочей жидкости; rатм – то же окружающей атмосферы; g – ускорение свободного падения, принимаемое в среднем равным 9,80665 м/с2, но имеющее зависимость от географической широты местности.

Высота столба рабочей жидкости h состоит из двух частей: высоты h1, представляющей понижение столба жидкости относительно начального – «нулевого» уровня, и высоты h2 – отражающей его повышение в другой части U-образной трубки, т. е. увеличение относительно начального положения – («нуля»).

Плотностью окружающей среды, т. е. воздуха из-за условия rж >> rатм можно пренебречь. Учитывая выражение (1.3), определяющее разность между абсолютным и атмосферным давлением как избыточное, зависимость (3.1) может быть представлена как 

                     h = ризб/(rж g).                              (3.2) 

Здесь ризб – измеряемое избыточное давление.

Из (3.2) измеряемое избыточное давление, определяемое с помощью стеклянного жидкостного манометра, может определяться как

                       ризб = hrж g.                               (3.3) 

     Для измерения давления разряженных газов используются жидкостные стеклянные манометры, схема которых представлена на рис. 3.2.

 

Рис. 3.2. Схема стеклянного жидкостного вакуумметра абсолютного давления

        В этих приборах к одному концу стеклянной U-образной трубки подводится вакуумметрическое давление, другой конец герметично запаян. Для этого случая выражение (3.1) в общем виде можно представить как  

                          – h = (ратм – рабс)/(rж g).                 (3.4) 

 

В торце запаянного конца давление равно нулю.

Если в запаянном конце будет находиться воздух, то вакуумметрическое избыточное давление может быть определено как 

 ратм – рабс = ризбhrж g.                       (3.5) 

В некоторых типах приборов воздух в запаянном конце «откачивается» и при заполнении рабочей жидкостью близко к «абсолютному нулю», т. е. прибор заполняется рабочей жидкостью под вакуумом и давление противодействия ратм = 0. Тогда выражение (3.5) может быть представлено в следующем виде:  

                   рабс= hrж g.                                (3.6) 

Конструкция, в которой запаянный конец перед заполнением рабочей жидкостью вакууммируется, может использоваться в качестве барометра. Отсчет значения барометрического давления производится по величине столба жидкости в запаянной части трубки.

Минус в уравнении (3.4) определяет вакуумметрическое давление. Высота столба жидкости h в этом случае определяет верхний предел диапазона измерения и является составляющей 

h = h1 + h2.                                (3.7)

   Здесь h1 и h2 — высота столбов жидкости, вытесненной под воздействием измеряемого давления от начальной отметки – нуля в двух трубках U-образного манометра.

 

Рис. 3.3. U-образный жидкостный стеклянный мановаку-умметр:

1 – U-образная стеклянная трубка; 2 – крепежные скобы;    3   –   основание;    4   – шкальная пластина

       На рис.3.3 показан U-образный жидкостный стеклянный мановакуумметр. U-образная стеклянная трубка 1 с помощью скоб 2 крепится на металлическом или деревянном основании 3. На нем же между двумя трубками установлена шкальная пластина 4 с нанесенной линейной разметкой. Трубка заполняется рабочей жидкостью до нулевой отметки относительно шкальной пластины. Утолщения на концах стеклянной трубки предназначены для более плотного подсоединения резиновых шлангов. 

При измерении избыточного давления к одному концу U-образной трубки подается среда измеряемого давления. Второй выход остается свободным и сообщается с атмосферой. Аналогичная ситуация происходит при измерении вакуумметрического давления. Симметричность линейной разметки на шкальной пластине обеспечивает применимость прибора для измерения избыточного и (или) вакуумметрического давления.

При измерении дифференциального (разностного) давления «плюсовый» и «минусовый» каналы подсоединяются к концам стеклянной U-образной трубки 1. Из-за симметричности линейной разметки практически отсутствуют различия в соответствии подведенного давления

на концах трубки.

U-образные жидкостные манометры с водой в качестве рабочей жидкости могут использоваться как напоромеры, тягонапоромеры и тягомеры для измерения давления воздуха, неагрессивных газов в диапазоне ±10 кПа. При давлении ±0,1 МПа рабочей жидкостью манометра может служить ртуть. Такие приборы применяются для измерения давления воды, неагрессивных жидкостей и газов.    

Ниже приведены приблизительные оценки основных погрешностей, воздействующих, по данным С. Ф. Чистякова/2/, на точность показаний стеклянного жидкостного ма-нометра:

· погрешность градуировки шкалы составляет до 0,2-0,4 мм;

· смачиваемость стекла – капиллярные силы вносят неточность до 0,1-0,2 мм;

· отклонение прибора от строго вертикального положения может приводить к погрешности до 0,03 % на каждый градус.

Кроме этого, достаточно большую погрешность могут вносить: неравномерность сечения стеклянных трубок по их высоте, а при точных измерениях, как это следует из (3.3), варьирование плотности рабочей жидкости rж с изменением ее температуры, а также ускорение свободного падения g.

При использовании табличных данных погрешность определения плотности рабочей жидкости rж, по показателям разных авторов, не превышает 0,005 %. Следует обратить внимание на применение жидкостей, способных поглощать влагу или испаряться. Так, в большинстве случаев теоретическая и реальная плотности спиртов различаются, и табличные данные принимаются по некорректным начальным параметрам, что изначально приводит к появлению погрешности.

Некоторые производители к документации на жидкостный измеритель давления прилагают таблицу изменения плотности рабочей жидкости и поправок на вариацию этой плотности в зависимости от температуры, а также, например, для спиртов, таблицу зависимости плотности от его крепости.

Ускорение свободного падения g незначительно зависит от географической широты местности. его величина остается постоянной в рабочем регионе, не зависит от измеряемого давления, и поэтому вносимые этим параметром погрешности не превышают  10–3-10–4 %.

Визуальная оценка оператором уровня также может влиять на погрешность измерения. Разработаны различные методы снижения такой погрешности. Например, установка несложной оптической системы, позволяющей «накладывать» реальный и перевернутый мениски жидкости, обеспечивает значительное повышение точности отсчета уровня жидкости в жидкостном манометрическом приборе.

М. А. Гуляев и А. В. Ерюхин /24/ предложили в зависимости от применяемых способов следующие значения погрешностей отсчета уровня ртутного манометра:

· по миллиметровой шкале – ±1 мм;

· по зеркальной шкале – ±0,2-0,3 мм;

· с помощью нониусного устройства – ±0,05-0,1 мм;

· катетометром – ±0,2 мм;

· интерференционным методом – ±10–5 мм.

   При отсчете измеряемого уровня необходимо учитывать свойства рабочих жидкостей, у которых угол смачиваемости x различен (рис. 3.4). Так, при использовании высокосмачиваемых жидкостей (вода, спирт) отсчет рекомендуется вести по вогнутой части мениска, а при применении несмачиваемых жидкостей (таких, как ртуть) – по выпуклой его части на оси трубки. Кроме этого, смачиваемость и текучесть жидкости предопределяют минимальный диаметр используемых трубок. При применении спирта в качестве рабочей жидкости рекомендуется минимальный внутренний диаметр стеклянных трубок 5 мм, ртути – 8 мм, воды – 15 мм.

 

Рис. 3.4. Вид менисков для различных жидкостей:

а – смачивающей и  б – несмачивающей

      При использовании ртути в качестве рабочей жидкости, особенно при точных измерениях, когда в чашечных манометрах применяются капилляры и сечения широкого сосуда и капилляра существенно отличаются, может наблюдаться эффект капиллярной депрессии. Сущность этого эффекта состоит в различии уровней несмачиваемой жидкости в сообщающихся капилляре и широком сосуде при воздействии одного и того же давления на поверхности жидкостей в этих объемах.

В промышленных условиях, как следует из приведенного выше материала, требуется тщательный контроль применяемых в жидкостных манометрах стеклянных трубок, так как их внутренний диаметр на практике может колебаться от 8 до 12 мм, что вносит существенные погрешности в результат измерения. 

 По данным разных специалистов/25/, без дополнительных оптических приспособлений погрешность показаний стеклянных жидкостных манометров принимается в лучшем случае равной ±1 мм. При использовании U-образных жидкостных манометрических приборов отсчет двух уровней (на каждой трубке) приводит к погрешности измерений ±2 мм при температуре  окружающей  среды  20 ± 5 °С. Верхние пределы измерений для стеклянных жидкостных манометров 100, 160, 250, 400, 600 и 1000 мм. Соответственно при одной и той же погрешности отсчета высоты столба жидкости класс точности жидкостного прибора колеблется от 2 до 0,2.

   Для обеспечения корректности измерений обязательным является очистка внутренних поверхностей стеклянных трубок от пыли и грязи. С этой целью стеклянные жидкостные манометры промывают насыщенным раствором двухромовокислого калия (хромпика) в серной кислоте, затем – спиртом и водой.

Жидкостные манометры и дифманометры. Устройство, принцип действия, типы и виды манометров.

В жидкостных манометрах измеряемое давление или разность давлений уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости. В приборах используется принцип сообщающихся сосудов, в которых уровни рабочей жидкости совпадают при равенстве давлений над ними, а при неравенстве занимают такое положение, когда избыточное давление в одном из сосудов уравновешивается гидростатическим давлением избыточного столба жидкости в другом. Большинство жидкостных манометров имеют видимый уровень рабочей жидкости, по положению которого определяется значение измеряемого давления. Эти приборы используются в лабораторной практике и в некоторых отраслях промышленности.

Существует группа жидкостных дифманометров, в которых уровень рабочей жидкости непосредственно не наблюдается. Изменение последнего вызывает перемещение поплавка или изменение характеристик другого устройства, обеспечивающих либо непосредственное показание измеряемой величины с помощью отсчетного устройства, либо преобразование и передачу ее значения на расстояние.

Двухтрубные жидкостные манометры. Для измерения давления и разности давлений используют двухтрубные манометры и дифманометры с видимым уровнем, часто называемыми U -образными. Принципиальная схема такого манометра представлена на рис. 1, а. Две вертикальные сообщающиеся стеклянные трубки 1, 2 закреплены на металлическом или деревянном основании 3, к которому прикреплена шкальная пластинка 4. Трубки заполняются рабочей жидкостью до нулевой отметки. В трубку 1 подается измеряемое давление, трубка 2 сообщается с атмосферой. При измерении разности давлений к обеим трубкам подводятся измеряемые давления.

Рис. 1. Схемы двухтрубного (в) и однотрубного (б) манометра:

1, 2 — вертикальные сообщающиеся стеклянные трубки; 3 — основание; 4 — шкальная пластина

В качестве рабочей жидкости используются вода, ртуть, спирт, трансформаторное масло. Таким образом, в жидкостных манометрах функции чувствительного элемента, воспринимающего изменения измеряемой величины, выполняет рабочая жидкость, выходной величиной является разность уровней, входной — давление или разность давлений. Крутизна статической характеристики зависит от плотности рабочей жидкости.

 Для исключения влияния капиллярных сил в манометрах используются стеклянные трубки с внутренним диаметром 8… 10 мм. Если рабочей жидкостью служит спирт, то внутренний диаметр трубок может быть снижен.

Двухтрубные манометры с водяным заполнением применяются для измерения давления, разрежения, разности давлений воздуха и неагрессивных газов в диапазоне до ±10 кПа. Заполнение манометра ртутью измерения расширяет пределы до 0,1 МПа, при этом измеряемой средой может быть вода, неагрессивные жидкости и газы.

При использовании жидкостных манометров для измерения разности давлений сред, находящихся под статическим давлением до 5 МПа, в конструкцию приборов вводятся дополнительные элементы, предназначенные для защиты прибора от одностороннего статического давления и проверки начального положения уровня рабочей жидкости.

Источниками погрешностей двухтрубных манометров являются отклонения от расчетных значений местного ускорения свободного падения, плотностей рабочей жидкости и среды над ней, ошибки в считывании высот h2 и h3.

Плотности рабочей жидкости и среды даются в таблицах теплофизических свойств веществ в зависимости от температуры и давления. Погрешность считывания разности высот уровней рабочей жидкости зависит от цены деления шкалы. Без дополнительных оптических устройств при цене деления 1 мм погрешность считывания разности уровней составляет ±2 мм с учетом погрешности нанесения шкалы. При использовании дополнительных устройств для повышения точности считывания h2, h3 необходимо учитывать расхождение температурных коэффициентов расширения шкалы, стекла и рабочего вещества.

Однотрубные манометры. Для повышения точности отсчета разности высот уровней используются однотрубные (чашечные) манометры (см. рис. 1, б). У однотрубного манометра одна трубка заменена широким сосудом, в который подается большее из измеряемых давлений. Трубка, прикрепленная к шкальной пластинке, является измерительной и сообщается с атмосферой, при измерении разности давлений к ней подводится меньшее из давлений. Рабочая жидкость заливается в манометр до нулевой отметки.

Под действием давления часть рабочей жидкости из широкого сосуда перетекает в измерительную трубку. Поскольку объем жидкости, вытесненный из широкого сосуда, равен объему жидкости, поступившему в измерительную трубку,

Измерение в однотрубных манометрах высоты только одного столба рабочей жидкости приводит к снижению погрешности считывания, которая с учетом погрешности градуировки шкалы не превышает ± 1 мм при цене деления 1 мм. Другие составляющие погрешности, обусловленные отклонениями от расчетного значения ускорения свободного падения, плотности рабочей жидкости и среды над нею, температурными расширениями элементов прибора, являются общими для всех жидкостных манометров.

У двухтрубных и однотрубных манометров основной погрешностью является погрешность считывания разности уровней. При одной и той же абсолютной погрешности приведенная погрешность измерения давления снижается при увеличении верхнего предела измерения манометров. Минимальный диапазон измерения однотрубных манометров с водяным заполнением составляет 1,6 кПа (160 мм вод. ст.), при этом приведенная погрешность измерения не превышает ±1 %. Конструктивное выполнение манометров зависит от статического давления, на которое они рассчитаны.

Микроманометры. Для измерения давления и разности давлений до 3 кПа (300 кгс/м2) используются микроманометры, которые являются разновидностью однотрубных манометров и снабжены специальными приспособлениями либо для уменьшения цены деления шкалы, либо для повышения точности считывания высоты уровня за счет использования оптических или других устройств. Наиболее распространенные лабораторные микроманометры — это микроманометры типа ММН с наклонной измерительной трубкой (рис. 2). Показания микроманометра определяются по длине столбика рабочей жидкости п в измерительной трубке 1, имеющей угол наклона а.

Рис. 2. Схема микроманометра ММН:

1 — измерительная трубка; 2 — сосуд; 3 — кронштейн; 4 — сектор

На рис. 2 кронштейн 3 с измерительной трубкой 1 крепится на секторе 4 в одном из пяти фиксированных положений, которым соответствуют к = 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8 и пять диапазонов измерения прибора от 0,6 кПа (60 кгс/м2) до 2,4 кПа (240 кгс/м2). Приведенная погрешность измерений не превышает 0,5 %. Минимальная цена деления при к = 0,2 составляет 2 Па (0,2 кгс/м2), дальнейшее снижение цены деления, связанное с уменьшением угла наклона измерительной трубки, ограничено снижением точности считывания положения уровня рабочей жидкости из-за растягивания мениска.

Более точными приборами являются микроманометры типа ММ, называемые компенсационными. Погрешность считывания высоты уровня в этих приборах не превышает ±0,05 мм в результате использования оптической системы для установления начального уровня и микрометрического винта для измерения высоты столба рабочей жидкости, уравновешивающего измеряемое давление или разность давлений.

Барометры применяются для измерения атмосферного давления. Наиболее распространенными являются чашечные барометры с ртутным заполнением, отградуированные в мм рт. ст. (рис. 3).

Рис. 3. Схема чашечного ртутного барометра: 1 — нониус; 2 — термометр

Погрешность считывания высоты столба не превышает 0,1 мм, что достигается использованием нониуса 1, совмещаемого с верхней частью мениска ртути.       При более точном измерении атмосферного давления необходимо вводить поправки на отклонение ускорения свободного падения от нормального и значение температуры барометра, измеряемой термометром 2. При диаметре трубки менее 8… 10 мм учитывается капиллярная депрессия, обусловленная поверхностным натяжением ртути.

Компрессионные манометры (манометры Мак—Леода), схема которых представлена на рис. 4, содержат резервуар 1 с ртутью и погруженной в нее трубкой 2. Последняя сообщается с измерительным баллоном 3 и трубкой 5. Баллон 3 заканчивается глухим измерительным капилляром 4, к трубке 5 подключен капилляр сравнения 6. Оба капилляра имеют одинаковые диаметры, чтобы на результатах измерения не сказывалось влияние капиллярных сил. Давление в резервуар 1 подается через трехходовой кран 7, который в процессе измерения может находиться в положениях, указанных на схеме.

Рис. 4. Схема компрессионного манометра:

1 — резервуар; 2, 5 — трубки; 3 — измерительный баллон; 4 — глухой измерительный капилляр; 6 — капилляр сравнения; 7 — трехходовой кран; 8 — устье баллона

Принцип действия манометра основан на использовании закона Бойля—Мариотта, согласно которому для фиксированной массы газа произведение объема на давление при неизменной температуре представляет постоянную величину. При измерении давления выполняются следующие операции. При установке крана 7 в положение а измеряемое давление подается в резервуар 1, трубку 5, капилляр 6, и ртуть сливается в резервуар. Затем кран 7 плавно переводится в положение с. Поскольку атмосферное давление значительно превышает измеряемое р, ртуть вытесняется в трубку 2. При достижении ртутью устья баллона 8, отмеченного на схеме точкой О, от измеряемой среды отсекается объем газа V, находящийся в баллоне 3 и измерительном капилляре 4. Дальнейшее повышение уровня ртути сжимает отсеченный объем. При достижении ртутью в измерительном капилляре высоты hи впуск воздуха в резервуар 1 прекращается и кран 7 устанавливается в положение b. Изображенное на схеме положение крана 7 и ртути соответствует моменту снятия показаний манометра.

Нижний предел измерения компрессионных манометров составляет 10-3 Па (10-5 мм рт. ст.), погрешность не превышает ±1 %. У приборов пять диапазонов измерения и они охватывают давления до 103  Па. Чем ниже измеряемое давление, тем больше баллон 1, максимальный объем которого составляет 1000 см3, а минимальный 20 см3, диаметр капилляров равен соответственно 0,5 и 2,5 мм. Нижний предел измерения манометра в основном ограничен погрешностью определения объема газа после сжатия, зависящей от точности изготовления капиллярных трубок.

Набор компрессионных манометров совместно с мембранно- емкостным манометром входит в состав государственного специального эталона единицы давления в области 1010-3… 10103  Па.

Достоинствами рассмотренных жидкостных манометров и дифманометров являются их простота и надежность при высокой точности измерений. При работе с жидкостными приборами необходимо исключать возможность перегрузок и резких изменений давления, так как в этом случае может происходить выплескивание рабочей жидкости в линию или атмосферу.

Манометр для измерения низкого давления газовой среды

Общие сведения

Жидкие и газообразные вещества воздействуют с определенной силой на соприкасающиеся с ними тела. Величина этого воздействия, зависящая от свойств вещества и внешних факторов (температуры, сжатия и др.), характеризуется понятием давление.

Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности к площади поверхности при условии равномерного распределения силы по всей площади. Различают абсолютное и избыточное давление.

Абсолютное давление — это полное давление газа или жидкости с учетом всех действующих сил, в том числе давления атмосферного воздуха. Избыточное давление — это разность между абсолютным и атмосферным давлением при условии, что абсолютное давление больше атмосферного. В технике, как правило, измеряют избыточное давление.

Абсолютное давление может быть меньше атмосферного. Если при этом их разность имеет небольшую величину, то ее называют разрежением, если она достаточно велика — вакуумом.

Для измерения избыточного давления применяют манометры, в связи, с чем это давление часто называют манометрическим. Разрежение и вакуум измеряют вакуумметрами, атмосферное давление — барометрами.

Единицей измерения давления в системе СИ является ньютон на квадратный метр (Н/м2). Однако выпускаемые приборы градуируют пока в старых единицах — миллиметрах водяного столба (мм вод. ст.), миллиметрах ртутного столба (мм. рт. ст.) и технических атмосферах (кгс/см2).

Одна техническая атмосфера равна давлению на площадь в 1 см2 столба ртути высотой 735,56 мм при температуре 0°С или столба воды высотой 10 м при температуре 4° С, т. е. 1 кгс/см2= = 735,56мм рт. ст. = 104мм вод. ст.

Вакуум измеряют в процентах атмосферного давления или в тех же единицах, что и давление. Средняя величина давления атмосферного воздуха определена в результате многочисленных измерений и составляет 760мм.рт.ст.,

Измерение давления манометром

Рубрики: Опыты , Поделки , физика , Эксперименты | Теги: Измерение давления манометром, Опыты, Поделки, физика, эксперимент | 20 июня 2013 | Svetlana

Для измерения давления воздуха или газа внутри какого-либо сосуда манометром надо его резиновую трубку присоединить к этому сосуду. Следить за уровнем жидкости в обоих коленах манометра.
а) Если в обоих коленах манометра жидкость стоит на одинаковом уровне, считать давление газа внутри сосуда таким же, как и давление окружающего воздуха.
б) Если уровень жидкости в коротком колене манометра ниже, чем в другом, считать давление внутри сосуда большим, чем давление окружающего воздуха.

в) Если в коротком колене манометра жидкость стоит выше, чем в другом колене, считать, что внутри сосуда давление меньше, чем давление окружающего воздуха.

При разности уровней жидкости в трубках манометра расчёт разницы асмосферного давления и давления в сосуде делается по формуле:

Можно проделать следующие опыты с использованием своего манометра.
Насадив крепко конец резиновой трубки манометра на стеклянную воронку, широкое отверстие её затянуть резиновой плёнкой. Когда жидкость в манометре успокоится, опустить воронку в ведро с водой. Следить, как изменяется давление внутри воды с глубиной погружения воронки. Установив воронку на определённой глубине в воде, повёртывать её отверстием в разные стороны, вверх и вниз, следя за показанием манометра.
2. Открыть трубу у вытопленной незадолго до опыта печи. Ввести в печь резиновую трубку манометра. Уровень воды в коротком колене манометра поднимается. Рассчитать давление тёплого воздуха в печи (при тяге).
3. Резиновый мешок медицинской грелки надуть слегка воздухом и соединить его накрепко с резиновой трубкой манометра. Положить мешок горизонтально и класть на него одну за другой толстые книги (груз). Манометр хорошо покажет изменение давления воздуха, замкнутого в мешке.
4. Если достать стеклянную трубку общей длиной около 1,7 м, можно сделать манометр для измерения уже значительно большего избыточного давления, например, наибольшего напора воздуха при дутье ртом. Этим способом контролируется «сила лёгких». Дуть надо не рывками, а плавно увеличивая давление.

5. Этим же прибором можно измерить наибольшее разрежение, создаваемое при всасывании ртом. В этом случае надо ртом тянуть воздух из верхнего конца трубки.
6. Если в приборе 4-го опыта вместо короткого колена трубки вставить оттянутую на сужение трубочку, то при дутье в длинное колено из короткой трубки будет бить фонтан.

Е.Н. Соколова “Юному физику”

Физика для средней школы

Барометры. Манометры

Барометры — приборы, служащие для измерения атмосферного давления. Ртутный барометр (рис. 1) состоит из заполненной ртутью U-образной стеклянной трубки, один конец которой запаян, а на другом находится открытый резервуар с ртутью. Барометр имеет шкалу с миллиметровыми делениями, по которой непосредственно измеряют атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба. Оно численно равно высоте столба ртути между ее уровнями в закрытом и открытом коленах барометра.

Рис. 1

Преимущество таких барометров -большая точность показаний. Недостатки — они громоздки, хрупки, пары ртути вредны для здоровья людей.

Металлический барометр — анероид (рис. 2) состоит из цилиндрической камеры K, из которой откачан воздух. Камера герметично закрыта тонкой гофрированной крышкой-мембраной М.

Рис. 2

Чтобы атмосферное давление не сплющило мембрану, она соединена посредством тяги Т с пружиной П, закрепленной на корпусе прибора. К пружине прикреплена стрелка С, конец которой перемещается по шкале Ш. При изменении атмосферного давления мембрана прогибается внутрь или наружу и перемещает стрелку по шкале.

Преимущества анероидов в том, что они удобны в работе, прочны, малогабаритны. Основной недостаток — они менее точны, чем ртутные барометры.

Для измерения давления, большего или меньшего атмосферного, используют манометры. Манометры бывают жидкостные и металлические.

Жидкостный манометр делают в виде U-образной трубки с жидкостью (обычно водой или ртутью), одно колено которой присоединяется к сосуду, давление в котором нужно измерить (рис. 3, а). Уровень жидкости в этом колене понизится (если давление в сосуде больше атмосферного) или повысится (если оно меньше атмосферного) по сравнению с уровнем жидкости во втором колене. Измеряемое давление будет p = pa ± pgh, где pa — атмосферное давление, pgh — гидростатическое давление избыточного столба жидкости в колене манометра.

Рис. 3

Для измерения таким манометром давления внутри жидкости к одному из его колен присоединяют с помощью резиновой трубки плоскую коробочку, одна сторона которой затянута резиновой пленкой (рис. 3, б).

Простейший металлический манометр устроен следующим образом (рис. 3, в). Тонкая упругая пластинка М — мембрана — герметически закрывает коробку К, из которой частично откачан воздух. К мембране присоединен указатель Р, вращающийся около оси О. При погружении прибора в жидкость мембрана прогибается под действием сил давления, и ее прогиб передается указателю, передвигающемуся по шкале.

Классификация приборов

Типы манометров различаются по двум признакам: по виду измеряемого ими показателя и по принципу действия.

По первому признаку они подразделяются на:

  • приборы, предназначенные для измерения атмосферного давления, иначе они называются барометры;
  • приборы, измеряющие избыточное и абсолютное;
  • вакуумметры, призваны измерять разность атмосферного и абсолютного давлений;
  • напорометры, измеряют малое (до 40 кПа) избыточное давление;
  • тагометры, вид вакуумметра, которое измеряет избыточное давление верхнего предела 40 кПа;
  • дифференциальные манометры, измеряют разность давлений.

Они работают по принципу уравновешивания разницы давлений определенной силой. Поэтому устройство манометров разное, в зависимости от того, как именно происходит это уравновешивание.

По принципу действия они делятся на:

  • жидкостные, уравновешивание разницы давлений в таких приборах происходит за счет гидростатического давления столба жидкости, в устройстве используется принцип сообщающихся сосудов;
  • пружинные имеют простую конструкцию, и широко применяются для измерения давления среды в широких диапазонах;
  • мембранные, основаны на пневматической компенсации, уравновешивание давления происходит за счет силы упругости мембранной коробки;
  • электроконтактные, применяются в автоматических системах контроля и сигнализации, поскольку с их помощью можно регулировать измеряемую среду благодаря встроенному в корпус электроконтактному механизму;
  • дифференциальные используются для измерения уровня жидкостей под напором расхода жидкости, пара и газа с помощью диафрагм.

https://youtube.com/watch?v=MLdd1XPX7cA

По назначению существуют такие виды манометров, как:

  • общетехнические приборы применяются для измерения напора жидкостей, газов и паров, химически нейтральных к сплавам меди;
  • кислородные, они производятся в корпусах голубого цвета с указанием О2 на циферблате, применяются для измерения кислородного давления в баллонах или вакуумах;
  • ацетиленовые применяются для контроля избыточного давления ацетилена;
  • эталонные применяются в целях проверки других приборов, поскольку они обладают большой точностью;
  • судовые применяются в судах и морском транспорте;
  • железнодорожные используются на железнодорожном транспорте;
  • самопишущие имеют встроенный механизм, который позволяет воспроизводить на бумаге результат работы.

Какие устройства могут измерить давление?

Давление характеризуется силой, действующей на поверхность тела. Это важная характеристика, оказывающая, как и температу­ра, влияние на многие технологические и другие процессы. В на­стоящее время применяют несколько единиц давления. В Международной системе единиц (СИ) единицей давления является паскаль (Па), равный давлению силы в 1 Н (ньютон) на площадь 1 м2, где Н – сила, сообщающая массе 1 кг ускорение 1 м/с. Для высоких давлений иногда используют кгс/м2 и бар; для низких – миллиметр ртутного или водяного столба (мм рт. ст. и мм вод. ст ).

При помощи барометра можно измерить давление атмосферы.

Различают давление атмосферное, избыточное, вакуумметрическое, абсолютное. Приборы для измерения давления называют ма­нометрами. В зависимости от вида и значения измеряемого давления, используют разновидности манометров: барометры, вакуум­метры и др.

Атмосферное давление (барометрическое), оказываемое атмосфе­рой Земли, измеряют барометрами. Избыточное давление, являющееся превышением давления среды над атмосферным, –  манометра­ми, мановакууметрами, дифференциальными манометрами. Вакуумметрическое давление (вакуум, разрежение), недостающее до атмосферного, –  вакууметрами. Абсолютное давление среды, отсчитываемое от абсолютного нуля, т. е. от абсолютного вакуума, может измеряться одним из вышеуказанных разновидностей манометров в зависимости от того, выше оно атмосферного, ниже или равно ему. В технике в большинстве случаев измеряют избыточное давление. Манометры для его измерения разделяют на жидкостные и деформационные.

Рисунок 1. Двухтрубный манометр.

В  жидкостных манометрах давление измеряется по высоте столба жидкости, уравновешивающего это давление. Приборы обычно выполняются в виде двух сообщающихся стеклянных сосудов, залитых рабочей жидкостью (ртутью, дистиллированной водой, этиловым спиртом и др.).

Один конец сосуда соединяется со средой, где измеряется давление, второй – остается открытым. Под действием давления измеряемой среды жидкость начинает перемещаться из одного колена в другое до тех пор, пока давления среды и столба жидкости в колене не уравновесятся. Разность уровней, отсчитываемая по шкале, пропорциональна измеряемому избыточному давлению н), которое равно

Рн = Hpg

Рисунок 2. Жидкостный манометр.

где Н – высота столба жидкости; р – плотность жидкости; g – ускорение силы тяжести. Такими манометрами можно измерять также разрежение и разность давлений.

На рис. 1 а показан двухтрубный манометр, которым можно измерять атмосферное, избыточное и вакуумметрическое давление. Его недостатком является большая погрешность при измерении пульсирующих давлений. В этом случае используют однотрубные манометры (рис. 1 б), в которых одно колено сообщающегося сосуда имеет гораздо больший диаметр по сравнению с другим. Широкое колено (чашка) соединяется с измеряемой средой, давле­ние которой перемещает жидкость в узкое колено. При измерении учитывается только высота столба узкого колена, так как изменение уровня жидкости в чашке настолько незначительно, что им можно пренебречь. Для измерения небольших избыточных давлений при­меняют однотрубные микроманометры с наклонной трубкой (рис. 1 в). Уменьшение угла наклона трубки позволяет повысить точность отсчета, так как при этом увеличивается длина столба жидкости.

Отдельную группу представляют жидкостные манометры, в кото­рых перемещение жидкости в сосуде передается чувствительному элементу – поплавку 1 (рис. 2 а), колоколу 2 (рис. 2 б) или кольцу 3 (рис. 2 б), связанному со стрелкой – указателем давления. Достоинства этих приборов – возможность регистрации показаний на диаграмме и их дистанционная передача.

Рисунок 3. Пружинный, мембранный и сильфонный манометры.

В технике более широко применяются деформационные манометры, принцип действия которых основан на деформа­ции упругого чувствительного элемента, возникающей под влия­нием измеряемого давления. Упругая деталь связана с отсчетным устройством, проградуированным непосредственно в единицах дав­ления. По виду упругого элемента различают пружинные, мембран­ные и сильфонные манометры.

В пружинных манометрах упругой деталью является металлическая трубка овального сечения (пружи­на), изогнутая по окружности и соединенная через передаточный ме­ханизм со стрелкой.

Измеряемое давление подается внутрь трубки, в результате чего сечение стремится принять форму круга, пружи­на 1 раскручивается – и указательная стрелка перемещается по шкале (рис. 3а).

В мембранных манометрах упругой деталью является плоская мембрана 2, которая под действием давления прогибается и через передаточный механизм действует на стрелку. Мембрана может быть выполнена также в виде коробки 3, что повышает чувствительность и точность прибора за счет большего ее прогиба при одинаковом давлении (рис. 3б).

Рисунок 4. Дифференциально ­трансформаторный преобразователь.

В сильфонных манометрах (рис. 3в) упругой деталью является сильфон 4, представляю­щий собой тонкостенную гофрированную трубку, в которую пода­стся измеряемое давление. Под его влиянием сильфон растягивается в длину и через передаточный механизм перемещает стрелку при­бора.

Мембранные и сильфонные манометры применяют для измерения небольших избыточных давлений и разрежений благодаря малой жесткости упругого элемента. Причем при использовании для измерения разрежения (вакуума) их называют тягомерами, избыточного давления – напоромерами, а разрежения и избыточ­ного давления – тягонапоромерами.

Рисунок 5. Тензорезистор.

Одно из важных достоинств деформационных манометров по сравнению с жидкостными – возможность автоматической записи и дистанционной передачи показаний.

Это осуществляется преоб­разованием деформации упругого элемента в электрический выход­ной сигнал, который фиксируется вторичными электроизмеритель­ными приборами, проградуированными в единицах давления (миллиамперметра­ми, потенциометрами и др.).

Такие манометры называют деформационными электрическими. Наиболее распростране­ны дифференциально-трансформаторные, магнитомодуляционные и тензометрические преобразователи.

Принцип действия дифференциально ­трансформаторного преобразователя основан на изменении силы индукционно­го тока в зависимости от давления.

Рисунок 6. Грузопоршневый манометр.

В манометрах с таким преобразователем (рис. 4) трубчатая пружина 1 перемещает не стрелку, а стальной сердечник 2 в катушке трансформатора, в результате чего меняется сила индукционного тока, который через электронный усилитель сигнала 4 подается на электроизмерительный прибор 3.

В магнито­модуляционных преобразователях давление преобразуется в сигнал постоянного тока в результате перемещения магнита, связанного с упругим чувствительным элементом. При движении магнит оказы­вает влияние на магнитомодуляционный преобразователь (ММП) и после усиления в полупроводниковом усилительном устройстве сиг­нал подается на вторичные приборы постоянного тока.

Тензометрические преобразователи основаны на зависимости электросопротив­ления металла или полупроводника тензорезисторов от деформации. Тензорезисторы 1 (рис. 5) закрепляются непосредственно на упру­гом чувствительном элементе манометра. Изменение их сопротивле­ния преобразуется в электрический выходной сигнал, фиксируемый вторичными приборами.

Для измерения высоких и сверхвысоких давлений в лаборатор­ной практике, а также для проверки промышленных деформационных манометров используют грузопоршневые манометры.

Их действие основано на уравновешивании давления измеряемой среды силой, создаваемой калиброванным грузом 1 (рис. 6), действующей на поршень 2.

а) термометр; б) барометр в) манометр.

Когда училась на географическом факультете, то сначала нас учили пользоваться этим прибором. Со временем уже мы передавали свой опыт младшекурсникам. Есть несколько разновидностей этого прибора, и все они просты в использовании. Я думаю, что даже школьника можно научить измерять атмосферное давление им. Что это за прибор такой загадочный?

Барометр – прибор для измерения атмосферного давления

Ответом на данный вопрос будет «б)барометр».

Людям еще с давних времен был нужен прибор, который сможет измерять атмосферное давление на окружающие предметы и на людей. Его пытались сконструировать. Так, в ХVІІ веке итальянский ученый Э. Торричелли сделал первый в мире барометр. Конечно, на то время он был примитивным и нелепо выглядел. В основе была стеклянная трубка с отметками, которая была заполнена ртутью. В момент разработки ртуть была на отметке 760 мм, поэтому мы и считаем это нормальным давлением (или началом отсчёта). Если столбик ртути поднимается – это повышенное давление, опускается – пониженное.

В ХІХ веке французский инженер Л.Види смог сделать упрощенную и ускоренную версию – барометр-анероид.

Виды барометров

В наше время много различных видов барометров, потому я Вам расскажу о принципе их работы. Хочу выделить более практичные и удобные в использовании.

  • ртутный барометр – стеклянный сосуд соединен со стеклянной трубкой (90 см длинной). На ртуть действует под давлением воздух и поднимает или опускает поплавок, который останавливается возле отметки. Такие приборы непрактичные, громадные, а главное — с ядовитой ртутью;
  • жидкостные барометры – принцип его работы такой же, как и у ртутного. Только в средине не ртуть, а специальная жидкость. Такой прибор безопасный, но непрактичный в использовании;
  • барометр-анероид – по внешнему виду похож на компас. В средине металлической коробки есть стрелка. На прибор действует воздух, и стенки коробки сжимаются или разжимаются. Рычажок начинает двигать стрелку в разные стороны. Они маленькие, без жидкости, практичны и удобны в использовании. Можно использовать настенный вариант;
  • электронный (цифровой) – на жидкокристаллический экран подается информация с микропроцессора. Маленький, удобный и практичный.

Барометр — это универсальный и практичный прибор для измерения атмосферного давления.

Ртутный сфигмоманометр — обзор

Инструменты

Ртутный сфигмоманометр в сочетании с надутой манжетой и аускультацией остается золотым стандартом для измерения артериального давления у детей. Широко принятые центили для нормального давления в детстве были разработаны с использованием такого стандартного ртутного сфигмоманометра. 9 Тем не менее, в последнее время возникла озабоченность по поводу безопасности ртути для пользователей в клинической среде, для технических специалистов, которые должны обслуживать прибор, и для самой окружающей среды. 10,11

Проблемой любого метода, использующего аускультацию, является введение явления предпочтения конечных цифр и смещения наблюдателя из-за знания предыдущих измерений. Приветствуется любой инструмент, который устраняет или сокращает эти два фактора. Первоначально это привело к разработке сфигмоманометра со случайным нулем, который, как было показано, сводит к минимуму или устраняет оба этих элемента. 12,13 К сожалению, впоследствии было показано, что эти устройства значительно занижают артериальное давление, и поэтому от них отказались. 14,15

Автоматизированные осциллометрические устройства были разработаны аналогичным образом. Они улучшают недостатки аускультативного метода, устраняя как предпочтение конечных цифр, так и предвзятость наблюдателя. Они работают путем обнаружения импульсов давления в манжете. Они возникают в результате импульсов объема артерии. Когда кровь начинает течь через артерию в точке систолического давления, генерируется импульс давления. По мере того, как давление в спускаемой манжете ступенчато снижается, серия импульсов давления генерирует импульсную осциллограмму.Амплитуды пульса на этой осциллограмме представляют собой огибающую кривую с максимальным значением на этой кривой, равным среднему артериальному давлению. Систолическое и диастолическое давление рассчитываются на основе алгоритмов, предварительно заданных в микрочипе прибора, и являются функцией среднего значения. Алгоритмы специфичны для прибора и не заявлены производителями. 16,17 Хотя эти автоматизированные устройства все чаще используются в отделениях первичной медико-санитарной помощи и педиатрических отделениях, необходимо обратить внимание на некоторые особые проблемы.Устройства Dinamap — это наиболее часто изучаемые автоматизированные осциллометрические устройства, опубликованные в педиатрических сериях. Более ранняя версия этого устройства, модель 1846 SX, показала превосходную корреляцию с внутриартериальными измерениями. 18 Другие исследования, однако, сообщили о более высоких средних систолических измерениях с использованием моделей 1846, 8100 и 845 по сравнению со случайным нулевым сфигмоманометром и ртутным сфигмоманометром. 19,20 Сообщалось, что измерения диастолического давления лучше согласовываются. 19 В более позднем отчете с использованием монитора Dinamap 8100 подчеркивается несоответствие между двумя методами, при этом измерения с использованием устройства выше в среднем на 10 мм рт. Ст. Для систолического и 5 мм рт. Ст. Для диастолического артериального давления. 21 Хотя нормативные пределы были предложены с использованием прибора Dinamap 8100, следует проявлять осторожность, прежде чем применять эти пределы в клинической практике. 22 Еще одно конкретное практическое наблюдение, связанное с осциллометрическими устройствами, — это явление, когда измерения при первом измерении становятся выше примерно на 3-5 мм рт. Ст., Несмотря на контроль факторов, включающих пациента, наблюдателя и окружающую среду. 20,23 Второе показание было более точным.

Недавно появились манжеты с автоматическим надувом. Они измеряют как систолическое, так и диастолическое давление, записывая результаты через заданные интервалы, обнаруживая колебания давления в манжете. Они особенно полезны при уходе за тяжелобольным ребенком, экономя время на кормление грудью и уменьшая беспокойство пациента. Калибровку необходимо часто проверять, чтобы результат можно было считать точным, но они полезны при обнаружении изменений.Действительно, они автоматически подадут сигнал тревоги, если заданные параметры превышены.

Анероидные сфигмоманометры также приобрели популярность в клинической практике из-за их портативности и использования техник, аналогичных стандартным ртутным сфигмоманометрам. Однако из-за этого они не влияют на смещения, существующие с ртутным сфигмоманометром. Устройства доказали свою точность при регулярном 6-месячном техническом обслуживании инструментов. 24

Тем не менее, большинство устройств, используемых в клинической практике, не проходили независимую оценку точности с использованием двух наиболее широко распространенных протоколов валидации. 25,26 Эти протоколы были предложены Британским обществом гипертонии и Ассоциацией развития медицинского оборудования. Было опубликовано несколько обновлений валидации, но лучший способ найти самую свежую информацию — на некоммерческом веб-сайте http://www.dableducational.com. 27

14.2 Измерение давления — University Physics Volume 1

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определите избыточное и абсолютное давление
  • Объясните различные методы измерения давления
  • Общие сведения о работе барометров с открытой трубкой
  • Подробно опишите, как работают манометры и барометры

В предыдущем разделе мы вывели формулу для расчета изменения давления для жидкости в гидростатическом равновесии.Как оказалось, это очень полезный расчет. Измерения давления важны в повседневной жизни, а также в научных и инженерных приложениях. В этом разделе мы обсудим различные способы регистрации и измерения давления.

Зависимость избыточного давления от абсолютного давления

Предположим, что манометр на полном акваланге показывает 3000 фунтов на квадратный дюйм, что составляет примерно 207 атмосфер. Когда клапан открывается, воздух начинает выходить, потому что давление внутри резервуара превышает атмосферное давление снаружи резервуара.Воздух продолжает выходить из резервуара до тех пор, пока давление внутри резервуара не сравняется с давлением атмосферы вне резервуара. В этот момент манометр на резервуаре показывает ноль, даже если давление внутри резервуара фактически составляет 1 атмосферу — такое же, как давление воздуха вне резервуара.

Большинство манометров, таких как датчик на акваланге, откалиброваны так, чтобы показывать ноль при атмосферном давлении. Показания давления с таких манометров называются манометрическим давлением , то есть давлением относительно атмосферного давления.Когда давление внутри резервуара превышает атмосферное давление, манометр показывает положительное значение.

Некоторые манометры предназначены для измерения отрицательного давления. Например, многие физические эксперименты должны проводиться в вакуумной камере, жесткой камере, из которой откачивается часть воздуха. Давление внутри вакуумной камеры меньше атмосферного, поэтому манометр на камере показывает отрицательное значение.

В отличие от манометрического давления, абсолютное давление соответствует атмосферному давлению , которое фактически увеличивает давление в любой жидкости, не заключенной в жесткий контейнер.

Абсолютное давление

Абсолютное давление или полное давление складывается из манометрического давления и атмосферного давления:

где

— абсолютное давление,

— манометрическое давление, а

— атмосферное давление.

Например, если манометр показывает 34 фунта на квадратный дюйм, то абсолютное давление составляет 34 фунта на квадратный дюйм плюс 14,7 фунта на квадратный дюйм (

фунтов на квадратный дюйм) или 48.7 фунтов на квадратный дюйм (эквивалент 336 кПа).

В большинстве случаев абсолютное давление жидкости не может быть отрицательным. Жидкости выталкивают, а не вытягивают, поэтому наименьшее абсолютное давление в жидкости равно нулю (отрицательное абсолютное давление — это притяжение). Таким образом, минимально возможное избыточное давление составляет

.

(что составляет

ноль). Теоретически нет предела тому, насколько большим может быть манометрическое давление.

Измерение давления

Для измерения давления используется множество устройств, от шинных манометров до тонометров.Многие другие типы манометров обычно используются для проверки давления жидкостей, например, механические манометры. Мы рассмотрим некоторые из них в этом разделе.

Любое свойство, которое известным образом изменяется с давлением, можно использовать для создания манометра. Некоторые из наиболее распространенных типов включают тензодатчики, которые используют изменение формы материала под давлением; емкостные манометры, в которых используется изменение электрической емкости из-за изменения формы под давлением; пьезоэлектрические манометры, которые создают разность напряжений на пьезоэлектрическом материале под разницей давления между двумя сторонами; и ионные датчики, которые измеряют давление путем ионизации молекул в сильно вакуумированных камерах.Различные манометры полезны в разных диапазонах давления и в разных физических ситуациях. Некоторые примеры показаны на (Рисунок).

Рис. 14.11 (a) Манометры используются для измерения и контроля давления в газовых баллонах. Сжатые газы используются во многих промышленных и медицинских целях. (b) Манометры бывают разных моделей, но все они предназначены для одной и той же цели: для измерения внутреннего давления в шинах. Это позволяет водителю поддерживать давление в шинах, оптимальное для веса груза и условий движения.(c) Ионизационный датчик — это высокочувствительное устройство, используемое для контроля давления газов в замкнутой системе. Молекулы нейтрального газа ионизируются за счет высвобождения электронов, и ток преобразуется в показания давления. Ионизационные датчики обычно используются в промышленных приложениях, в которых используются вакуумные системы.

Манометры

Один из наиболее важных классов манометров применяет свойство, заключающееся в том, что давление, обусловленное весом жидкости постоянной плотности, определяется как

.U-образная трубка, показанная на (Рисунок), является примером манометра ; в части (а) обе стороны трубы открыты для атмосферы, позволяя атмосферному давлению одинаково снижаться с каждой стороны, чтобы его эффекты нейтрализовались.

Манометр, только одна сторона которого открыта в атмосферу, является идеальным устройством для измерения манометрического давления. Манометрическое давление

и находится путем измерения h . Например, предположим, что одна сторона U-образной трубки подключена к некоторому источнику давления

, например, баллон в части (b) рисунка или банку с арахисом в вакуумной упаковке, показанную в части (с).Давление передается на манометр в неизменном виде, и уровни жидкости больше не равны. В части (б),

больше атмосферного давления, тогда как в части (c)

меньше атмосферного давления. В обоих случаях

отличается от атмосферного давления на

где

— плотность жидкости в манометре.В части (б),

может поддерживать столб жидкости высотой х , поэтому он должен оказывать давление

давление выше атмосферного (манометрическое давление

положительный). В части (c) атмосферное давление может поддерживать столб жидкости высотой х , поэтому

меньше атмосферного давления на

(манометрическое давление

отрицательно).

Рис. 14.12 Манометр с открытой трубкой имеет одну сторону, открытую в атмосферу. (a) Глубина жидкости должна быть одинаковой с обеих сторон, иначе давление, оказываемое каждой стороной на дно, будет неравным, и жидкость будет течь с более глубокой стороны. (b) Положительное избыточное давление

, передаваемый на одну сторону манометра, может поддерживать столб жидкости высотой h. (c) Аналогичным образом, атмосферное давление выше отрицательного манометрического давления

.

на сумму

.Жесткость банки предотвращает передачу атмосферного давления на арахис.

Барометры

В манометрах

для измерения давления обычно используется U-образная трубка жидкости (часто ртути). Барометр (см. (Рисунок)) — это устройство, которое обычно использует один столбик ртути для измерения атмосферного давления. Барометр, изобретенный итальянским математиком и физиком Евангелистой Торричелли (1608–1647) в 1643 году, состоит из стеклянной трубки, закрытой с одного конца и заполненной ртутью.Затем трубку переворачивают и помещают в бассейн с ртутью. Это устройство измеряет атмосферное давление, а не манометрическое давление, потому что над ртутью в трубке создается почти чистый вакуум. Высота ртути такая, что

. Когда атмосферное давление меняется, ртуть поднимается или падает.

Синоптики внимательно следят за изменениями атмосферного давления (часто указываемого как барометрическое давление), поскольку повышение уровня ртути обычно свидетельствует об улучшении погоды, а падение ртути указывает на ухудшение погоды.Барометр также можно использовать как высотомер, поскольку среднее атмосферное давление зависит от высоты. Ртутные барометры и манометры настолько распространены, что единицы измерения атмосферного давления и артериального давления часто используются в миллиметрах ртутного столба.

Рисунок 14.13 Ртутный барометр измеряет атмосферное давление. Давление из-за веса ртути,

, соответствует атмосферному давлению. Атмосфера способна поднять ртуть в трубке на высоту h, потому что давление над ртутью равно нулю.

Пример

Высота жидкости в открытой U-образной трубе

U-образная трубка с открытыми концами заполнена жидкостью плотностью

на высоту х с обеих сторон ((рисунок)). Жидкость плотностью

наливается на одну сторону, и жидкость 2 оседает поверх жидкости 1. Высота на двух сторонах разная. Высота до верха Liquid 2 от интерфейса

, а высота до верха Liquid 1 от уровня границы раздела

.Выведите формулу для разницы в высоте.

Рисунок 14.14 Две жидкости разной плотности показаны в U-образной трубке.

Стратегия

Давление в точках на одинаковой высоте с двух сторон U-образной трубки должно быть одинаковым, пока эти две точки находятся в одной и той же жидкости. Поэтому мы рассматриваем две точки на одном уровне в двух рукавах трубки: одна точка — это граница раздела на стороне жидкости 2, а другая — точка в рукаве с жидкостью 1, которая находится на том же уровне, что и интерфейс в другой руке.Давление в каждой точке обусловлено атмосферным давлением плюс вес жидкости над ним.

Решение

Поскольку две точки находятся в жидкости 1 и находятся на одинаковой высоте, давление в двух точках должно быть одинаковым. Следовательно, у нас

Следовательно,

Это означает, что разница в высоте с двух сторон U-образной трубы составляет

.

Результат будет понятен, если мы установим

, что дает

Если две стороны имеют одинаковую плотность, они имеют одинаковую высоту.

Проверьте свое понимание

Ртуть — опасное вещество. Как вы думаете, почему ртуть обычно используется в барометрах вместо более безопасной жидкости, такой как вода?

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958618402 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958618402 ″]

Плотность ртути в 13,6 раза больше плотности воды. Для измерения давления атмосферы требуется примерно 76 см (29,9 дюйма) ртутного столба, тогда как для измерения давления потребуется примерно 10 м (34 фута).) воды.

[/ hidden-answer]

Единицы давления

Как указывалось ранее, единицей измерения давления в системе СИ является паскаль (Па), где

Помимо паскаля, широко используются многие другие единицы измерения давления ((рисунок)). В метеорологии атмосферное давление часто описывается в миллибарах (мбар), где

Милбар — удобная единица измерения для метеорологов, потому что среднее атмосферное давление на уровне моря на Земле составляет

.

.Используя уравнения, полученные при рассмотрении давления на глубине в жидкости, давление также можно измерить в миллиметрах или дюймах ртутного столба. Давление на дне столба 760 мм рт. Ст. На

в контейнере, где откачана верхняя часть, равно атмосферному давлению. Таким образом, 760 мм рт. Ст. Также используется вместо давления в 1 атмосферу. В лабораториях физики вакуума ученые часто используют другую единицу, названную торр, названную в честь Торричелли, который, как мы только что видели, изобрел ртутный манометр для измерения давления.Один торр равен давлению 1 мм рт.

Сводка единиц давления
Блок Определение
Единица СИ: Паскаль
Английская единица: фунты на квадратный дюйм (

или фунт / кв. Дюйм)

Единицы давления прочие

приложений гидростатики

приложений гидростатики

Применение гидростатики

Измерение давления с помощью гидростатики

  • Ртутный барометр — Это устройство, используемое для измерения местного давления.
    атмосферное давление, p a .

    Как видно на рисунке, он образован перевернутой стеклянной трубкой
    залил ртутью в ртутную ванну. На вершине ртути
    столбик в трубе (точка 3 на рисунке), давление примерно
    полный вакуум. Давление в точке 1 атмосферное, и это
    давление удерживает столб ртути на некоторой высоте h, как измерено
    линейкой. Уравнение гидростатики можно использовать для решения
    атмосферное давление через известные значения h, g и
    плотность ртути:

    Некоторые типичные цифры можно услышать в сводках погоды.Например,
    метеоролог может сказать «… барометр показывает 29 дюймов
    ртути ». Это означает, что h = 29 дюймов ртутного столба.
    в барометре. Кстати, h называется «голова»,
    что просто давление, выраженное как эквивалентная высота столбца
    жидкости. Используя приведенное выше уравнение, можно рассчитать атмосферный
    давление в более стандартных единицах измерения давления, таких как кПа:

  • Манометр с U-образной трубкой — Это устройство состоит из изогнутой стеклянной трубки
    в форме буквы «U», и используется для измерения некоторых
    неизвестное давление.Например, рассмотрим рисунок ниже, где
    манометр с U-образной трубкой используется для измерения давления P A в
    какой-то танк или автомат.

    Опять же, уравнение гидростатики используется для расчета
    неизвестное давление. Рассмотрим правую и левую стороны
    манометр отдельно:

    Поскольку обе точки, обозначенные на рисунке цифрой 1, находятся на одной высоте
    в одной и той же жидкости они находятся под эквивалентным давлением. Также укажите
    2 подвергается атмосферному давлению, поэтому p 2 = p a .Два приведенных выше уравнения можно приравнять и решить для p A :

    Наконец, обратите внимание, что во многих случаях (например, когда давление воздуха
    измеряется ртутным манометром) плотность жидкости манометра
    2 намного больше, чем у жидкости 1. В таких случаях последний
    термин справа иногда игнорируется. Хорошо держать все
    термины, однако, для большей точности.

    Некоторые «правила», которые следует помнить о манометрии U-образной трубки

    • Перепад высот манометра не зависит от диаметра трубки
      (кроме, конечно, если диаметр очень маленький, а поверхность
      эффекты напряжения значительны).

    • Перепад высот манометра не зависит от длины трубки
      (при условии, конечно, что длины хватит, чтобы выдержать
      перепад высот).

    • Перепад высот манометра не зависит от формы трубки
      (за исключением, конечно, случая, когда трубка очень маленького диаметра, и
      эффекты поверхностного натяжения значительны).

      Напомним, что форма емкости не имеет значения в гидростатике.
      Это означает, что манометр с U-образной трубкой не обязательно должен находиться в
      идеальная U-образная форма.Есть способ воспользоваться этим, а именно
      можно построить наклонный манометр , как показано
      здесь. Хотя разница в высоте столбца между двумя сторонами
      не меняется, у наклонного манометра лучше разрешение
      чем стандартный вертикальный манометр из-за наклонного
      правая сторона. В частности, для данного разрешения линейки одна «галочка»
      отметка на линейке соответствует более тонкой градации давления
      для наклонного корпуса.

    • Перепад высот манометра зависит от жидкости
      Используется в манометре
      .

      При таком же перепаде давления плотная жидкость манометра будет
      имеют меньшую разницу в высоте колонки, чем легкий манометр
      жидкость. Это тоже можно использовать с пользой. Если небольшое давление
      измеряется разница, лучше использовать легкую жидкость,
      поскольку разрешение и точность улучшены.
      В частности, для данного разрешения линейки одна «галочка»
      отметка на линейке соответствует более тонкой градации давления
      для легкого жидкостного корпуса. Почему бы не всегда использовать очень легкую жидкость
      в манометре тогда? Ну, для измерения больших перепадов давления,
      манометр, возможно, должен быть слишком высоким, чтобы быть практичным.В таком
      В таких случаях следует использовать очень плотную жидкость, например ртуть. Более того,
      жидкость манометра должна быть более плотной, чем жидкость, в которой
      давление измеряется по понятным причинам.

      Жидкости часто классифицируют в соответствии с их специфическими характеристиками
      гравитация
      , определяемая как отношение плотности жидкости к
      что воды. Жидкости легче воды, например масло, имеют
      удельный вес меньше единицы, а жидкости тяжелее воды,
      такие как ртуть, у S.Г. больше единицы. Для ртути

Изобары

  • «Изобар» означает «тот же» и «бар»
    означает «давление», поэтому изобара — это поверхность
    постоянное давление
    .

  • В гидростатике изобары — это горизонтальные поверхности, поскольку давление
    не изменяется по горизонтали через одну и ту же жидкость.

  • Напомним, что свободная поверхность подвержена атмосферному давлению
    всегда имеет давление, равное местному атмосферному давлению.Таким образом, свободная поверхность всегда является изобарой .

  • Изобары можно исследовать математически с помощью гидростатики.
    уравнение и определение градиента. Напомним, Навье-Стокса
    уравнение сводится к следующему для гидростатики:

    Кроме того, из определения градиента, градиент некоторого
    скаляр — это вектор, направление которого перпендикулярно поверхностям
    в котором скаляр постоянен.

    Кроме того, градиент имеет направление
    максимального увеличения скаляра.Таким образом, уравнение гидростатики
    означает, что градиент скаляра p (давления) представляет собой вектор, перпендикулярный
    к поверхностям постоянного давления (изобарам). Значит, эти изобары
    таким образом, перпендикулярны вектору гравитации, как показано на рисунке.

Манометры

Манометры

Принцип работы

Манометры

определяют давление за счет разницы в высоте столба жидкости и плотности жидкости в столбе жидкости.Манометр типа U, который считается первичным эталоном давления, рассчитывает давление, используя следующее уравнение:

P = P2 — P1 = hw ρg

Где:

P = перепад давления

P1 = Давление, приложенное к штуцеру низкого давления

P2 = Давление, приложенное к штуцеру высокого давления

hw = перепад высот жидких столбов между двумя опорами манометра

ρ = массовая плотность жидкости в колоннах

g = ускорение свободного падения

5.1 Типы манометров

Манометры с трубкой 5.1.1 U

«Принцип работы манометра U-типа показан на Рисунке 5-1. Это просто стеклянная трубка, изогнутая в форме буквы U и частично заполненная жидкостью. Когда обе ножки прибора открыты в атмосферу или подвергаются одинаковому давлению, рис. 5-1, жидкость поддерживает точно такой же уровень или нулевой эталон. Как показано на

Рис. 5-2: если давление прилагается к левой стороне инструмента, жидкость отступает в левой ноге и поднимается в правой ноге.Жидкость движется до тех пор, пока удельный вес жидкости, обозначенный буквой «H», точно не уравновесит давление. Это называется гидростатическим балансом. Высота жидкости от одной поверхности до другой — это фактическая высота жидкости, противодействующей давлению.

Давление — это всегда высота жидкости от одной поверхности до другой, независимо от формы или размера трубок, как показано на Рисунке 5-3.

Левый манометр имеет однородную трубку, центральный — с увеличенной ножкой, а правый — с неправильной ножкой.Манометры наверху открыты для атмосферы на обеих опорах, поэтому показания уровня жидкости в обеих опорах одинаковы. Оказание одинакового давления на левой ножке каждого манометра, как показано на Рисунке 5-4, вызывает изменение уровня жидкости в каждом манометре. Из-за различий в объеме ножек манометра расстояния, на которые перемещаются столбы жидкости, различаются. Тем не менее, «H» — общее расстояние между уровнями жидкости, остается одинаковым для трех манометров »15.

5.1.2 манометра с наклонной трубкой

«Многие приложения требуют точных измерений низкого давления, например, сквозняков и очень малых перепадов давления. Чтобы лучше справляться с этими задачами, манометр расположен с наклонной индикаторной трубкой, как показано на Рисунке 5-5, что обеспечивает лучшее разрешение. Такая компоновка может позволить 12-дюймовую шкалу представлять 1 дюйм вертикальной высоты. С делениями шкалы можно прочитать давление 0,00036 фунтов на квадратный дюйм (1/100 дюйма водяного столба) »15.

5.1.3 Манометры колодцевого типа

Манометр скважинного типа показан на Рисунке 5-6. В этой конструкции давление прикладывается к жидкостной скважине, присоединенной к одной индикаторной трубке. Когда жидкость движется вниз в скважине, жидкость вытесняется в меньшую индикаторную ногу манометра. Это позволяет проводить прямое считывание по единой шкале.

Манометр скважинного типа использует принцип баланса объема, при котором текучая среда, вытесняемая из скважины, равна добавленной текучей среде в меньшей индикаторной колонке.Площадь лунки и внутренний диаметр индикаторного типа необходимо тщательно контролировать, чтобы обеспечить точность прибора.

Манометр колодцевого типа не соответствует требованиям первичного стандарта, описанного в параграфе 1.5, и может рассматриваться как одна из форм вторичного стандарта.

5.2 Внутренние поправочные коэффициенты

5.2.1 Поправка на плотность жидкости

Манометры показывают правильное давление только при одной температуре.Это связано с тем, что указанная плотность жидкости изменяется в зависимости от температуры. Если вода является индикаторной жидкостью, дюймовая шкала указывает на один дюйм воды только при 4 ° C. По той же шкале ртуть указывает на один дюйм ртутного столба только при 0 ° C. Если показания с использованием воды или ртути снимаются при 20 ° C, то показания не являются точными. Внесенная ошибка составляет около 0,4% от показаний для ртути и около 0,2% от показаний для воды. Поскольку манометры используются при температурах выше и ниже стандартной температуры, необходимы поправки.Простым способом корректировки изменений плотности является соотношение плотностей.

Где:

ho = Скорректированная высота индикаторной жидкости до стандартной температуры

ht = Высота индикаторной жидкости при температуре при считывании

ρo = Плотность индикаторной жидкости при стандартной температуре

ρt = плотность индикаторной жидкости при считывании

Использование этого метода является очень точным, если известны отношения плотности / температуры.Доступны данные по воде и ртути.

Плотность (г / см3) как функция температуры (° C) для ртути:

= 13,556786 [1 — 0,0001818 (T — 15,5556)]

Плотность (г / см3) как функция температуры для воды:

= 0,9998395639 + 6,798299989 x 10-5 (Т)

— 9,10602556X10-6 (T2) + 1,005272999 x

10-7 (T3) — 1,126713526 x 10-9 (T4) +

6.5 91795606 x 10-12 (T5)

Для других жидкостей шкалы манометров и плотности жидкости могут быть сформулированы так, чтобы считывать дюймы водяного столба или ртутного столба при заданной температуре.Манометр по-прежнему показывает правильные показания только при одной температуре, и для точной работы нельзя не учитывать поправки на температуру.

5.2.2 Коррекция силы тяжести

Необходимость поправки на гравитацию возникает потому, что сила тяжести в месте нахождения прибора определяет вес столба жидкости. Как и температурная поправка, гравитационная поправка — это соотношение.

го = международная стандартная гравитация (980,665

Галл.)

gt = сила тяжести в месте нахождения инструмента (в

Галс.)

Изменение широты на 10 ° на уровне моря приведет к погрешности примерно в 0,1%.

На экваторе (0 ° широты) ошибка составляет примерно 0,25%. Увеличение высоты на 5000 футов (1524 м) приведет к ошибке примерно 0,05%.

Для точной работы необходимо иметь значение силы тяжести, измеренное в месте нахождения инструмента. Значения силы тяжести были определены Береговой и геодезической службой США во многих точках США. Используя эти значения, U.S. Geodetic Survey может интерполировать и получить значение силы тяжести, достаточное для большинства работ. Чтобы получить отчет о гравитации, необходимы широта, долгота и высота по приборам. Подобные агентства доступны в странах за пределами США. Свяжитесь с местными властями, чтобы узнать об агентстве и процедурах определения местной силы тяжести.

Там, где нет необходимости в высокой степени точности и значения местной силы тяжести не определены, можно произвести расчеты различий в местной силе силы тяжести.Сила тяжести на известной широте:

.

Gx = 980,616 [1 — 0,0026373 cos (2x) + 0,0000059cos2 (2x)]

Где:

Gx = значение силы тяжести на широте x на уровне моря (см / сек2)

x = широта (градусы)

Соотношение значений силы тяжести на суше на высотах над уровнем моря составляет:

Gt = Gx — 0,000094H + 0,00003408 (H-h2) (см / с2)

Где:

H = Высота (футы) над средним уровнем моря

h2 = Средняя высота (футы) общей местности в радиусе 100 миль от точки

5.2.3 Коррекция напора среды под давлением

Обычно перепад давления измеряется высотой столба жидкости. Фактически, перепад давления, измеряемый высотой жидкости, представляет собой разницу между плотностью столба жидкости и плотностью среды, находящейся под давлением на равной высоте.

Отношения:

Где:

ρpm = плотность рабочей среды

Значимость корректирующего воздействия среды под давлением на показания манометра зависит от отображаемой жидкости и среды под давлением.Необходимость этого исправления зависит от требований пользователя к точности. Самая распространенная среда под давлением — воздух. Отсутствие поправки на воздух над водой дает ошибку 0,12% (при плотности воздуха 0,0012 г / см3). При точной работе плотность воздуха можно определить точно, зная температуру, давление и относительную влажность воздуха. Поправка на содержание ртути в воздухе чрезвычайно мала (ошибка 0,008%), и поэтому обычно ею можно пренебречь. Другое применение, часто используемое в проточных системах, — это вода над ртутью.Коррекция рабочей среды в этой ситуации обязательна. Если поправка не применяется, появляется ошибка 7,4%. Во многих случаях шкалы манометров могут быть сконструированы со встроенной коррекцией.

5.2.4 Коррекция шкалы

Еще одним фактором, влияющим на точность манометра, является шкала. Как и в случае с индикаторными жидкостями, изменения температуры влияют на шкалу. При более высоких температурах шкала будет расширяться, и градации будут расходиться дальше. Обратный эффект будет происходить при более низких температурах.Все весы Meriam изготавливаются при температуре 22 ° C (71,6 ° F). Сдвиг температуры на 10 ° C от этой температуры вызовет ошибку в показаниях алюминиевой шкалы около 0,023%. Все весы Meriam изготовлены из алюминия.

ho = ht [1 + a (T — To)]

Где:

á = Коэффициент линейного расширения материала шкалы (0,0000232 / ° C для алюминия)

T = температура при считывании показаний манометра To = температура при изготовлении шкалы

5.2.5 Сжимаемость, абсорбированные газы и капиллярные свойства

Сжимаемость индикаторных жидкостей незначительна, за исключением нескольких приложений. Чтобы сжимаемость имела эффект, манометр должен использоваться при измерении высоких дифференциальных давлений.

При высоких дифференциальных давлениях усадка жидкости (увеличение плотности) может начать разрешаться с помощью манометра. При 250 фунтах на квадратный дюйм плотность воды изменяется примерно на 0,1%.

В зависимости от требований к точности сжимаемость может быть критической, а может и не быть.Соотношение между давлением и плотностью воды следующее:

ρ = 0,00000364 p + 0,9999898956

Где:

ρ = плотность воды (г / см3) при 4 ° C и давлении p

p = давление в PSIA

Так как необходимость в корректировке очень редка, другие показывающие сжимаемости жидкости не определены. Сжимаемость Меркурия незначительна.

Абсорбированные газы — это газы, растворенные в жидкости. Присутствие растворенных газов снижает плотность жидкости.Воздух — это обычно растворенный газ, который поглощается большинством жидкостей манометра. Погрешность плотности воды, полностью насыщенной воздухом, составляет 0,00004% при 20 ° C. Эффект варьируется и требует рассмотрения каждого газа, контактирующего с конкретной жидкостью. Ртуть — единственное исключение, в котором не обнаруживаются абсорбированные газы. Это делает ртуть превосходной манометрической жидкостью в условиях вакуума и абсолютного давления.

Капиллярные эффекты возникают из-за поверхностного натяжения или характеристик смачивания между жидкостью и стеклянной трубкой.В результате поверхностного натяжения большинство жидкостей образуют выпуклый мениск.

Ртуть — единственная жидкость, которая не смачивает стекло и, следовательно, образует вогнутый мениск. Для получения стабильных результатов вы всегда должны одинаково наблюдать за жидкостным мениском, независимо от того, является ли он выпуклым или вогнутым. Чтобы уменьшить влияние поверхностного натяжения, манометры должны быть сконструированы с трубками большого диаметра. Это сглаживает мениск, что облегчает чтение. Трубка с большим отверстием также способствует дренажу жидкости. Чем больше диаметр отверстия, тем меньше задержка во время дренирования.Еще одним контролирующим фактором является накопление коррозии и грязи на поверхности жидкости. Наличие инородного материала изменяет форму мениска. Что касается ртути, это помогает постучать или вибрировать трубку, чтобы уменьшить погрешность в показаниях. Последнее замечание о капиллярных эффектах — добавление смачивающего агента к жидкости манометра. Добавление смачивающего вещества помогает получить симметричный мениск.

5.2.6 Параллакс (читаемость)

Для достижения стабильных результатов уровень мениска на манометре должен считываться на уровне глаз до мениска.Размещение глаз на уровне мениска устраняет искажения при чтении, вызванные углом чтения, параллаксом и т. Д. Если имеется задняя часть зеркала, это поможет разместить глаза оператора в правильном положении перед чтением.

Чтобы повторить заводскую процедуру калибровки, считайте наименьший указанный уровень жидкости, измеренный по линии роста волос, на которой был установлен исходный ноль.

Источник: Ametek

Калькулятор манометра

Этот калькулятор манометра поможет вам определить гидростатическое давление в жидкости с помощью манометра.В этой статье также даются ответы на такие вопросы, как «Как работает манометр?», «Как пользоваться манометром?» И многие другие. Читайте дальше, чтобы узнать о принципе Паскаля и узнать, что такое манометры и U-образные манометры. Мы также покажем вам несколько примеров с уравнением манометра, чтобы помочь вам легко понять физику этого удобного устройства.

Что такое манометр?

Манометр — это научный инструмент, используемый для измерения давления жидкости, например, в газах и жидкостях. Манометр — это простой инструмент, состоящий из стеклянной трубки одинакового диаметра, прикрепленной к резервуару или трубе.Манометр также может быть просто трубкой, которая используется для измерения атмосферного давления и перепада давления, вызванного взаимодействием жидкостей друг с другом. Манометр обычно содержит жидкость высокой плотности, например ртуть. Манометры также могут быть заполнены водой, маслом или любой жидкостью, если мы знаем ее плотность или удельный вес. В некоторых случаях манометры могут содержать несколько жидкостей.

Как работает манометр?

Теперь, когда мы знаем, что такое манометр, давайте обсудим, как работает манометр.Манометры работают по принципу Паскаля. Вы можете узнать больше о принципе Паскаля, проверив наш калькулятор гидравлического давления. Принцип Паскаля гласит, что:

«Давление, приложенное к любой части заключенной несжимаемой жидкости, будет передаваться через жидкость одинаково во всех направлениях».

Чтобы лучше понять принцип Паскаля, представьте себе зубную пасту в тюбике. При сжатии корпуса тюбика давление передается по всей зубной пасте до тех пор, пока зубная паста не начнет вытекать из насадки.Количество выдавленной зубной пасты является результатом давления на тюбик.

Если мы установим манометр, например U-образный манометр , на сопло тюбика с зубной пастой и снова сожмем его, зубная паста пройдет через манометр на определенной высоте h, как показано ниже:

Мы можем рассчитать давление, которое мы оказали на тюбик зубной пасты, используя уравнение гидростатического давления

P = ρ * г * ч ,

где,

  • P — давление, которое жидкость (зубная паста) испытывает на высоте h ;
  • ρ (греческая буква rho ) — плотность жидкости; и
  • g — ускорение свободного падения 9.806 м / с² (или приблизительно 32,174 фут / с²).

Принцип Паскаля далее говорит, что давление вокруг тюбика зубной пасты равно давлению зубной пасты на заданной высоте. Тогда мы можем сказать, что уравнение гидростатического давления также является уравнением манометра .

Допустим, плотность зубной пасты составляет 1,3 г / см³ (что эквивалентно 1300 кг / м³), а h составляет 5,0 см (или 0,05 м) от сопла тюбика. Подставляя полученные значения в уравнение манометра, мы получаем расчет давления на тюбик зубной пасты:

P = ρ * г * ч
P = (1300 кг / м³) * (9.806 м / с²) * (0,05 м)
P = 637,39 кг / (м-с²) = 637,39 Па

Как пользоваться манометром?

Манометр так же прост в использовании, как и наша зубная паста. Так же, как мы там сделали, мы также можем прикрепить манометр к трубам или другим трубопроводам и сосудам, которые испытывают давление жидкости. Мы можем установить манометр вдоль трубы, чтобы определять давление воды, протекающей по трубе. Однако, если давление в трубе слишком велико, жидкость, проходящая через нее, может вытечь из манометра.Мы можем использовать очень большие и длинные манометры, но они могут быть дорогостоящими и их трудно читать. Вместо этого мы можем ввести в манометр жидкость высокой плотности для регулирования ч . Чем плотнее жидкость, тем большее давление она может выдерживать и тем ниже h , которую она создает.

Манометры с несколькими жидкостями требуют, чтобы мы вычислили сумму всех давлений, создаваемых каждым столбом жидкости в манометре. Давайте рассмотрим пример, чтобы понять эту концепцию.Предположим, у нас есть ртутный манометр с U-образной трубкой, прикрепленный к трубе под давлением. Движение жидкости внутри трубы приводит к давлению, которое мы хотим определить. По мере протекания жидкости по трубе жидкость попадает внутрь манометра. Жидкость подталкивает ртуть до определенного уровня, как показано ниже:

В этом примере у нас в системе ртути, (ρ₁ = 13,6 г / см³ или 13 600 кг / м³) и воды, (ρ₂ = 1,0 г / см³ или 1000 кг / м³). Вода течет по трубе, а ртуть представляет собой жидкость с высокой плотностью внутри манометра.Разница в высоте между точками A и B (которую мы можем обозначить как h₁) равна 8,0 см (или 0,08 м). С другой стороны, разница в высоте между точками B и C (h₂) равна 5,0 см (или 0,05 м). Учитывая эту информацию, теперь мы можем вычислить давление в трубе в точке C, P , следующим образом:

P = ρ₁ * g * h₁ + (-) ρ₂ * g * h₂

P = (13 600 кг / м³) * (9,806 м / с²) * (0,08 м) - (1000 кг / м³) * (9,806 м / с²) * (0.05 м)

P = 10 668,928 кг / (м-с²) - 490,3 кг / (м-с²)

P = 10 178,628 кг / (м-с²)
P = 10 178,628 Па

Из приведенного выше расчета можно сказать, что давление в трубе равно 10 178,628 Паскалей или 10,18 кПа. В этом примере обратите внимание, что мы исключили из уравнения давление ρ₂ * g * h₂ . Мы сделали это, потому что всякий раз, когда мы вычисляем давление в точке выше, чем первая рассматриваемая нами точка, давление во второй точке всегда должно быть ниже, чем давление в первой точке.Представьте, что вы находитесь в глубоком бассейне. По мере того, как вы погружаетесь глубже, вы будете чувствовать большее давление со стороны воды, окружающей ваше тело, потому что больше воды находится над вами. Вес воды заставляет вас чувствовать большее давление, когда вы идете глубже. Эта концепция также применима к воздуху, и вы можете узнать больше об этом в нашем калькуляторе плотности воздуха

Как использовать этот калькулятор манометра?

В этом калькуляторе манометров у вас есть выбор типичных форм и применений манометров. Затем вы должны ввести плотность и разность высот точек, показанных на диаграммах калькулятора.

Большинство манометров имеют отметку делений , что упрощает определение высоты водяного столба. Просто не забудьте сначала откалибровать манометр с помощью другого прибора для измерения давления. Калибровка гарантирует, что измерения, полученные с помощью наших манометров, являются стандартными и надежными.

Если вы нашли наш калькулятор манометра полезным, вы также можете проверить наш калькулятор преобразования давления, чтобы изучить другие единицы давления, которые вы можете использовать в этом калькуляторе.С другой стороны, если вы хотите узнать больше о законах и принципах жидкостей, газов и жидкостей, вы можете посетить наш Закон Бойля,
Чарльз Ло и
Калькуляторы закона Гей-Люссака.

4. Какие существуют альтернативы измерительным приборам?

4.2 Аускультативные безртутные тонометры
  • 4.2.1 Неавтоматические аускультативные аппараты
  • 4.2.2 Аппараты аускультативные автоматические
4,2.1 Неавтоматические аускультативные аппараты

Сфигмоманометры, в которых используются анероидные (или механические) датчики (на основе упругого элемента, чувствительного к давлению), являются распространенной альтернативой ртутным сфигмоманометрам. Аппараты-анероиды не используют жидкость для отображения информации об оценочных значениях уровней артериального давления.

Анероидные сфигмоманометры были доступны, вероятно, столько же, сколько ртутный манометр. Они обычно используются для портативных тонометров, но также доступны для портативных или настенных тонометров.На надежность анероидного манометра в гораздо большей степени, чем ртутного манометра, влияет техническая конструкция прибора и качество его изготовления. В качестве одного примера, долговременная стабильность (воспроизводимость) анероидного манометра требует предварительного старения упругого элемента, чувствительного к давлению.

Еще одна важная проблема — это чувствительность к механическим ударам. Простой стандартный манометр-анероид обычно не выдерживает падений со стола или сильных ударов.Поскольку это неприемлемо в повседневной жизни, совместная рабочая группа ISO / IEC была первой, кто ввел требования к механической прочности портативных и переносных анероидных манометров. За исключением стационарных неавтоматических тонометров, включая анероидные, все устройства должны нормально функционировать после свободного падения с высоты 25 см. Дополнительные требования существуют для всех неавтоматических сфигмоманометров, включая анероидный тип, когда они имеют маркировку «Ударостойкость»: они должны выдерживать падения с 1 м без потери рабочих характеристик.Устройства, соответствующие требованиям ISO 81060-1, особенно те, которые имеют маркировку «Ударостойкость», будут достаточно прочными для нормального обращения.

Однако есть некоторые оговорки относительно технического обслуживания механических частей анероидного аппарата (Coleman et al. 2005). Другие ограничения при аускультации аналогичны ограничениям с ртутным манометром.

ЭЛЕКТРОННЫЕ устройства переводят давление в манжете на аналоговый или цифровой дисплей.Столбец Hg моделируется с помощью ЖК-дисплея (или светодиода), или имеется числовой дисплей, или указатель анероидного датчика моделируется с помощью светодиодов (Graves et al. 2004, Stergiou et al. 2008a).

Эти устройства измеряют давление в манжете с помощью электрического преобразователя, подобного автоматическому сфигмоманометру. Что касается измерения давления, эти устройства соответствуют требованиям, предъявляемым к автоматическим сфигмоманометрам. Недостаток этих устройств в том, что требуется электрическое питание.

4.2.2 Аппараты аускультативные автоматические

Первые автоматические тонометры стали доступны в 1970-х годах. Эти устройства были разработаны, чтобы заменить наблюдателя и его стетоскоп микрофоном и некоторой аналоговой электроникой. Микрофон помещается в небольшой карман на манжете. Аналоговая электроника усиливает и фильтрует звук Короткова, обнаруженный микрофоном, и каждый обнаруженный звук Короткова отображается мигающим светом (светодиод).Пользователь устройства должен надеть манжету на плечо, поместить микрофон над плечевой артерией на плече, а также накачать и спустить воздух из манжеты вручную. Они также должны считывать отображаемое давление в манжете в момент, когда светодиод начинает мигать для систолического давления, и в момент, когда он перестает мигать для диастолического артериального давления. Некоторые из этих устройств все еще доступны на рынке (см. Рис. 2). Основное применение этих устройств — измерение артериального давления у пациентов с нерегулярным сердечным сокращением, поскольку осциллометрические сфигмоманометры не могут дать надежные показания в этих ситуациях.

Рисунок 2 Пример аускультативного сфигмоманометра, который показывает звуки Короткова с помощью мигающего светодиода (красный светодиод слева). Манжета с микрофоном не показана 3.

[Источник: http://www.boso.de/Produktdetails.21.0.html?&tx_produkte_pi1[showUid visible=34]

Другой областью применения автоматического аускультативного сфигмоманометра является неинвазивное измерение артериального давления во время эргометрического стресс-тестирования, поскольку осциллометрический метод здесь не может быть использован из-за его чувствительности к движению руки.Эти устройства полностью автоматизированы, то есть они автоматически нагнетают давление в манжету и отображают числовые значения артериального давления.

Рисунок 3 Эргометр с автоматическим аускультативным тонометром 3. [Источник: http://testserver.vollewanne.de/../de/sana-bike_250f/sana- bike_250f.php]

3 Заявление об ограничении ответственности: Устройства, показанные на рисунках 2 и 3, служат только для иллюстрации в качестве примеров различных существующих приложений, независимо от их статуса валидации. Европейская комиссия не одобряет их использование или их производителей.)

Надежность измерения артериального давления описанным выше автоматическим аускультативным сфигмоманометром во многом зависит от правильного размещения микрофона над плечевой артерией. Еще одним ограничением применения таких устройств является слишком сильный шум.

В последние годы были разработаны автоматизированные устройства, которые измеряют артериальное давление как осциллометрическим, так и аускультативным методами. Эти устройства обычно помещают микрофон не в манжету, а в корпус устройства.Звук Короткова передается через мочевой пузырь и шланг на микрофон. Некоторые устройства отдают приоритет результатам, определенным осциллометрическим методом, используя аускультативный сигнал для идентификации артефактов, вызванных движением руки или ударами по манжете. Другие устройства отдают приоритет результатам, определенным аускультативным методом, и используют осциллометрические измерения в качестве резервных.

Принципы измерения вакуума

Анализаторы остаточных газов (RGA) часто используются для измерения давления, особенно в полупроводниковой промышленности, где они обычно доступны для других технологических целей.RGA — это компактные масс-спектрометры, которые могут обнаруживать и анализировать остаточные газы в вакуумной системе. В RGA поступающие газы ионизируются аналогично тому, как это используется в ионизационных датчиках, и ионы фильтруются по массе с помощью электромагнитного квадруполя. Квадруполем можно управлять для создания переменного электромагнитного поля, которое может быть развернуто для обнаружения ионов с различным отношением массы к заряду. После выхода из квадруполя ионы регистрируются с помощью чашки Фарадея или других более чувствительных детекторов.Подробное обсуждение принципов работы и характеристик RGA обсуждается в разделе E. Другие специальные методы использовались для измерения вакуумного давления в режиме давления от сверхвысокого до сверхвысокого. Это разновидности ионизационных датчиков.

Выбор метода измерения для данной области применения вакуума в значительной степени зависит от ожидаемой вакуумной среды и степени точности, необходимой для измерения. Например, манометр, который должен измерять технологическое давление во время осаждения или травления, по необходимости должен подвергаться воздействию технологических газов.Это может повлиять или не повлиять на точность измерения, и это может вызвать физико-химические проблемы для компонентов манометра, в зависимости от типа газа, который используется в процессе. Если вакуумметр необходим для измерения базового давления в системе, в которой химическая природа остаточных газов неизвестна, датчики, в которых измерение зависит от молекулярных свойств измеряемого газа, могут не подходить. В производственной среде также важно, чтобы выбор калибра был рентабельным.В случае вакуумметров, в зависимости от конструкции и сопутствующего вспомогательного оборудования, стоимость манометров может варьироваться на несколько порядков. После определения характеристик диапазона вакуумметров, точности, совместимости процессов и стоимости важно выбрать манометр, который лучше всего соответствует этим характеристикам. В таблице 1 представлено сравнение различных типов манометров на предмет относительной производительности в нескольких областях, а также относительной стоимости таких манометров. В этом разделе будут представлены более подробные сведения о типах вакуумметров, которые обычно используются при производстве полупроводниковых устройств.

Хорошо

Механические манометры Термометры Тензодатчики Емкостные манометры Ионизационные манометры Диапазон манометров вращающегося ротора -4 от до 760 торр от 0 до 500 атм 10 -4 до 500 атм от 10-9 до 0.01 от 10-7 до 1
Чувствительность к газу Нет Высокая Нет Нет Высокая Высокая
Точность От хорошего до хорошего

От хорошего до хорошего Отлично Удовлетворительно Отлично
Основное питание Нет Да Да Да Да Да
Да Да Да
Коррозионная стойкость Плохо Удовлетворительно Хорошо Отлично Плохо Плохо
Физический размер Физический размер d до плохого Хорошо Отлично Отлично Удовлетворительно Удовлетворительно
Общая безопасность персонала Удовлетворительно Плохо Удовлетворительно Хорошо Удовлетворительно Удовлетворительно Удовлетворительно Хорошо Удовлетворительно Удовлетворительно Удовлетворительно Высокая

Таблица 1 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.