Приборы для измерения давления: виды, устройство, принцип работы

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.

Видео по теме "Как Измерить Давление Самому Себе МЕХАНИЧЕСКИМ тонометром"

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.

Видео по теме "Тонометр OMRON M10 IT"

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 (Р_н), которое равно

Р_н = 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.

Видео по теме "Набор для измерения давления масла Licota ATP-2074A (обзор)"

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.

Видео по теме "Тонометр beurer BM44. Как измерить давления?"

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.

Видео по теме "Методика измерения давления полуавтоматическим тонометром. На примере Microlife A50"

В магнитомодуляционных преобразователях давление преобразуется в сигнал постоянного тока врезультате 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.