Приборы для измерения давления

Приборы для измерения давления

Приборы для измерения давления классифицируются по следующим признакам:

1) по принципу действия – на жидкостные, пружинные, поршневые, электрические, комбинированные.

2) по характеру измеряемой величины – на барометры, манометры, вакуумметры, дифференциальные манометры, микроманометры.

Барометры предназначены для измерения атмосферного давления. Манометры – для измерения манометрического (избыточного) давления. Вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления. Приборы, которыми можно измерить р_изб и р_вак называются мановакуумметрами. Дифференциальные манометры позволяют измерять разность давлений в двух разных точках. Микроманометры – приборы, используемые для измерения малого избыточного давления или вакуума.

Весьма широко для измерения давлений используются жидкостные и пружинные (механические) манометры или вакуумметры.

В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, высота столба служит мерой давления.

В пружинных (механических) приборах сила измеряемого давления деформирует упругий элемент прибора (пружину, сильфон, мембрану), величина деформации пропорциональна давлению и служит его мерой.

К жидкостным приборам относятся пьезометры, манометры, вакуумметры и дифференциальные манометры.

Пьезометр является разновидностью жидкостного манометра и представляет собой стеклянную трубку диаметром 6–10 мм, нижний конец которой посредством резиновой трубки присоединяется к области измеряемого давления, а верхний конец открыт в атмосферу

Под влиянием давления р, действующего в точке присоединения прибора, жидкость поднимается в ней на высоту h_p, которая называется пьезометрической высотой.

Величина измеряемого давления вычисляется по основному уравнению гидростатики. Абсолютное давление р в точке присоединения равно:

где пьезометрическая высота h_p определяется непосредственным измерением в натуре.

Таким образом, пьезометр показывает давление в натуральную величину, то есть в метрах или миллиметрах столба данной жидкости. Пьезометры применяются для измерения сравнительно невысоких избыточных давлений – до 2-3 метров столба жидкости. При измерении более высоких давлений прибор становится чрезмерно громоздким и неудобным для использования. Пьезометры имеют значительную инерцию и обычно применяются в лабораторных исследованиях

Для измерения высоких давлений, более чем 2-3 м вод. ст. применяют жидкостные манометры, которые используют как правило уравновешивание давления р с помощью более тяжёлой жидкости, по сравнению с жидкостью, находящейся в резервуаре. Благодаря этому существенно сокращается высота поднятия жидкости в трубке прибора. Во избежание переливания более тяжёлой жидкости в резервуар, трубке манометра придаётся изогнутая U-образная форма. Из жидкостных манометров наиболее распространены ртутные манометры (рис. 2.9).

Для измерения один конец трубки соединяется с резервуаром, второй открыт в атмосферу. Под влиянием боле высокого давления р со стороны резервуара жидкость в трубке манометра переместится в сторону меньшего давления р_а и займёт положение, указанное на рисунке. Горизонтальная плоскость О-О, проведённая по нижнему уровню ртути, является поверхностью равного давления в обоих коленах трубки, представляющих два сообщающихся сосуда. Гидростатическое давление р₁ в левом колене трубки в плоскости А- А, вызванное давлением р и давлением столба жидкос- Рис.2.9 ти высотой h+а со стороны резервуара, уравнове-

шивается гидростатическим давлением р₂ со стороны правого колена, вызванного давлением столба ртути высотой h_рт и атмосферного давления р_а.

Условие равновесия жидкостей в левом и правом коленах прибора, определяемое равенством давлений в плоскости А-А:

Нетрудно увидеть, что левая часть последнего уравнения выражает давление р, измеряемое манометром, то есть р= р + γh. Тогда абсолютное давление в точке присоединения манометра:

а избыточное в той же точке

Ртутные манометры с достаточно высокой точностью позволяют измерять давление до 2-3 атмосфер.

Довольно широкое распространение получила модификация ртутного U-образного манометра – чашечный манометр. В нём вместо одного из U-образных колен используется чашка, диаметр которой намного больше диаметра трубки. Верхняя полость чашки соединена с областью измерения давления. Запас ртути в чашке настолько велик, что при разных h_рт в трубке, положение плоскости О-О остаётся практически неизменным. Шкала прибора имеет постоянный нуль отчёта, что удобно при измерении h_рт.

Дифференциальный жидкостный манометр (рис.2.10) весьма близок к U-образному ртутному манометру. Различие состоит в том, что давление в интересующей точке сравнивается не с атмосферным, а с давлением в другой точке.

Условие равновесия жидкостей относительно плоскостей равного давления, при расположении сравниваемых точек на одном уровне, выразится зависимостью:

отсюда находим разность давлений:

Жидкостные вакуумметры по устройству бывают чашечные и U-образные.

Чашечный вакуумметр представляет собой образный пьезометр, а U-образный – образный манометр. В том и другом приборе внешнее атмосферное давление р_а уравновешивается атмосферным давлением и давлением столба жидкости высотой h_вак, то есть

Отсюда определяется значение абсолютного давления в резервуаре

и величина вакуума

В качестве жидкостей для наполнения трубок может применяться ртуть, вода и т.п. Ртутные вакуумметры применяются для измерения высоких вакуумов, а водяные – для измерения малых вакуумов, когда высота столба жидкости в трубке не превышает 0.8-1м.

U-образный жидкостный вакуумметр по устройству одинаков с U-образным манометром, поэтому и тот и другой прибор может быть использован и как манометр и как вакуумметр. В этом случае прибор называется мановакуумметр.

Из механических манометров наиболее распространены трубчатые пружинные манометры (рис.2.11). Подобный манометр состоит из корпуса 1, главной частью такого прибора является серповидная трубка эллиптического поперечного сечения 2 (трубка Бурдона). Один конец её

Рис.2.11. выведен наружу и снабжён штуце-

ром для присоединения к области измерения давления 3. Второй заглушен и соединён со стрелкой 5 шкалы прибора 6.

Ввиду того, что внешняя сторона трубки имеет большую площадь, чем внутренняя, измеряемое давление действует на неё с большей силой, несколько выпрямляя трубку. Трубка, через приводной механизм 4 поворачивает стрелку, указывающую на шкале манометра величину измеряемого давления. Градуировка шкалы манометра производится на тарировочных стендах под известным давлением.

Прибор компактен, прост по устройству и применению. Главным недостатком является возникновение с течением времени остаточных деформаций. Поэтому все механические приборы подлежат обязательной периодической проверке. Предел измерения от 0.5 до 10 000 атмосфер.

Механические вакуумметры, как и манометры аналогичны по конструкции, только деформация трубки происходит в обратную сторону, следовательно и отклонение стрелки осуществляется в противоположную сторону.

Помимо рассмотренных приборов в современной технике применяются различного рода электрические датчики (давление воздействует на упругий элемент и преобразуется в электр. импульс). Запись сигналов осуществляется соответствующим прибором. Преимущества таких датчиков – малые размеры и масса, малая инерционность, автоматический контроль и управление, возможность дистанционного управления.

Дата добавления: 2016-10-07 ; просмотров: 4589 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Чем манометр отличается от датчика давления?

В отличие от датчика давления, манометр — прибор, предназначенный для измерения (а не просто преобразования) давления. В манометре от давления зависят показания прибора, которые могут быть считаны с его шкалы, дисплея или аналогичного устройства.

Какое давление показывает манометр абсолютное или избыточное?

Манометры — приборы с верхним диапазоном измерения от 0,06 до 1000 МПа (измеряют избыточное давление — положительную разность между абсолютным и барометрическим давлением); Вакуумметры — приборы, измеряющие разрежение (давление ниже атмосферного);

Какие виды датчиков давления?

Датчики давления по принципу действия можно классифицировать на следующие типы:

• Оптические датчики
• Магнитные датчики
• Емкостные датчики
• Ртутные датчики
• Пьезоэлектрические датчики
• Пьезорезонансные датчики
• Резистивные датчики

Чем сенсор отличается от датчика?

Это обуславливает основное различие между датчиками и сенсорами. Датчики позволяют получить данные как таковые, которые еще не встроены в информационное пространство. А сенсор способен произвести непосредственно информацию, к которой далее могут быть применены какие-либо алгоритмы хранения, обработки и передачи.

Какие манометры бывают по давлению?

По виду измеряемого давления манометры подразделяют на:

• манометры избыточного давления,
• манометры абсолютного давления,
• барометры,
• вакуумметры,
• мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;
• напоромеры – манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);

В чем разница между абсолютным и избыточным давлением?

Различают абсолютное и избыточное давление. Абсолютное давление Pа — параметр состояния вещества (жидкостей, газов и паров). Избыточное давление ри представляет собой разность между абсолютным давлением Pа и барометрическим давлением Рб (т.

Что понимается под избыточным давлением?

Избыточным называют давление, создаваемое искусственно в сосудах, паровых или водогрейных котлах, трубопроводах и отсчитываемое от имеющегося уже давления атмосферного. Избыточное давление указывает на сколько давление внутри сосуда больше атмосферного. Pизб измеряется манометрами и получило название манометрического.

Какие типы датчиков вы знаете?

• Датчики давления абсолютного давления …
• Датчики расхода Механические счетчики расхода …
• Уровня Поплавковые …
• Температуры Термопара …
• Датчик концентрации Кондуктометры
• Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений) Ионизационная камера …
• Перемещения Абсолютный шифратор …
• Положения Контактные

Как работают датчики давления?

Датчики давления основаны на принципе изгиба мембраны, вызванном давлением жидкости или газа. На мембрану нанесен очень тонкий проводящий экранированный слой, который повторяет изгибы мембраны. … Сопротивление проводящих слоев изменяется при изгибе мембраны.

Как работают преобразователи давления?

Преобразователи давления предназначены для измерений и непрерывного преобразования давления в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, напряжения или в цифровой сигнал. … Измеряемое давление подводится через штуцер в рабочую полость датчика и вызывает деформацию диафрагмы.

Какую функцию выполняют датчики для роботов?

Датчики играют в робототехнике одну из важнейших ролей. При помощи различных сенсоров робот ощущает окружающую среду и может ориентироваться в ней. По аналогии с живым организмом — это органы чувств. Даже обычный самодельный робот не может полноценно функционировать без простейших датчиков.

В чем измеряется чувствительность датчика?

Чувствительность датчика — это именованная величина, показывающая, насколько изменится выходная величина при изменении входной величины на одну единицу. Для термопары единицей чувствительности будет мВ/К (милливольты на 1 градус Кельвина), для регулируемого электродвигателя — обороты в секунду на 1 вольт и т. д.

Как работает датчик цвета?

Датчик цвета позволяет определять цвет поверхности. … Принцип работы: Датчик цвета имеет два основных компонента -трехцветный (RGB) светодиод, который излучает красный, синий и зеленый свет, а также светочувствительный датчик (фоторезистор), который определяет интенсивность падающего на него света.

Как подобрать манометр по рабочему давлению?

Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы. На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление в сосуде.

Какие манометры существуют?

• манометры – для измерения избыточного давления;
• вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (вакуума);
• мановакуумметры – для измерения вакуумметрического и избыточного давлений;
• напоромеры — для измерения малых избыточных давлений;
• тягомеры -вакуумметры с минусовым пределом;

Как снять показания с манометра?

Чтобы снять показания с U-образного жидкостного манометра, необходимо сложить понижение уровня в одном колене с повышением его в другом. Пружинные манометры. Они предназначены для измерения всех давлений.

Разница между барометром и манометром

Барометр и манометр используются для измерения давления. Это простые инструменты, основанные на том же принципе. Однако случаи, когда они используются, разные. Сегодня существует много сложного оборудования, которое заменяет старые барометры и манометры, и оно более удобное, быстрое и надежное.

Что такое барометр?

Барометр — это прибор, измеряющий давление воздуха. Этот инструмент более полезен для прогнозирования погоды на основе атмосферных изменений. Давление можно легко использовать для прогнозирования погоды, потому что погодные условия переносятся в регионах с высоким и низким давлением. Есть два типа барометров: ртутный барометр и барометр-анероид. Барометр ртутный широко используется, и он более надежен. Барометр-анероид — это новая цифровая версия барометра. Первый барометр, который был построен с использованием ртути, был изобретен Евангелистой Торричелли в 1643 году. Ртутный барометр состоит из высокой (около 3 футов) трубки, заполненной ртутью. Эта трубка перевернута в контейнер, заполненный ртутью (который известен как резервуар), так что на герметичном конце трубки создается вакуум. Высота столбика ртути внутри стеклянной трубки будет меняться в зависимости от атмосферного давления. Из-за этого изменения давление, оказываемое столбиком ртути, будет равно давлению, оказываемому атмосферой на поверхности ртутного резервуара. Например, если атмосферное давление выше, чем давление столба ртути, уровень ртути внутри трубки будет повышаться. Если атмосферное давление ниже веса столба ртути, уровень упадет. Современные барометры используют электрическое оборудование для измерения изменений давления воздуха, чем ртутные барометры. Они используют электрические заряды и более точно предсказывают изменения погоды. Анероид был придуман Люсьеном Vidie в 19 — м веке. В нем используется ячейка, которая расширяется или сжимается в зависимости от давления воздуха. В барометрах снижение давления указывает на дождь и ветреную погоду. Повышение давления указывает на сухую, более холодную погоду. Медленное и устойчивое повышение давления предполагает длительный период хорошей погоды.

Что такое манометр?

Манометр — это прибор, который можно использовать для измерения давления. Это оборудование, состоящее из U-образной трубки с тонкими плечами. Трубка открыта для воздуха с обеих сторон и заполнена жидкостью. Обычно он наполнен ртутью из-за большой плотности. Измеряется разница высот между жидкостью в двух рукавах и по ней может быть рассчитана разница давлений.

Давление (P) = ρ ghnbsp;

Где ρ = плотность; g = ускорение свободного падения (9,81 м / с 2 ); h = высота жидкости

В чем разница между барометром и манометром ?

• Барометр — это разновидность манометра закрытого типа.

• Барометр специально разработан для измерения атмосферного давления, в то время как манометр также может использоваться для измерения давления, которое ниже атмосферного.

• В манометре оба конца трубки открыты наружу (у некоторых может быть один закрытый конец), тогда как в барометре один конец стеклянной трубки герметичен и в нем находится вакуум.

Что такое барометр анероид и как им пользоваться

Барометр анероид – бытовое механическое устройство, позволяющее отслеживать разницу в значениях атмосферного давления. Современные модели отличаются высокой чувствительностью и могут регистрировать изменения даже при движении в лифте. Наблюдая за барометром, можно улавливать закономерности в колебаниях давления в разных погодных условиях. Это позволяет предсказывать изменения климата. Перед похолоданием давление падает, перед наступлением ясных дней – растет.

Описание и назначение прибора

Перед тем как читать показания, нужно принять во внимание высоту над уровнем моря. Чем одна больше, тем ниже давление. При подъеме на 12 метров оно падает на 1 мм.рт.ст.

Конструкция и принцип работы

В герметично запаянный корпус помещена гибкая конструкция с гофрированными стенами – капсула. Ее изготавливают из сплава на основе меди. Иногда используются и некоторые виды стальной фольги.

Передаточный механизм соединяет капсулу с пружиной и стрелкой, выведенной на шкалу. Последняя зачастую имеет 2 типа градуировки – мм.рт.ст. и гПа. Это упрощает считывание показаний из-за отсутствия нужды переводить одни единицы измерения в другие. Обычно у устройства есть обозначения цветом или подписями фрагментов шкалы: ясно, дождь и т.п.

Снаружи корпуса (как правило, снизу сзади) есть болт для регулировки. С его помощью можно настроить барометр, подтягивая или расслабляя пружину.

Некоторые модели также оборудованы компенсационным термометром, гигрометром, измерителем высоты.

Чтобы получить точнейшие показания, данные прибора сравнивают с полученными на ртутном барометре. Есть 3 типа поправок:

• по температуре – связана с изменением качеств металла механизмов при колебаниях температуры;
• по шкале – степень неоднородности реагирования на колебания давления на разных участках шкалы;
• дополнительная – связанная с постепенным износом компонентов устройства по мере эксплуатации.

Для бытовых измерений такие поправки делать нет нужды. Их используют в случаях, когда важна высокая точность данных (в лабораториях и т.д.).

Наличие у модели компенсаторного термометра является плюсом, так как металлические компоненты пружинного механизма реагируют на температуру. При похолодании (при постоянном значении давления) они сужаются, а при потеплении – расширяются. Термометр помогает вносить поправки в показания, если это необходимо.

Разновидности и сфера применения

В продаже можно встретить разные виды устройств, заточенные под различные цели. Их используют в промышленности, лабораториях, учебных заведениях, а также в быту для предсказаний погоды.

Среди популярных моделей можно выделить:

• БАММ-1 – используется для измерений на поверхности земли и в помещениях. Используется для проверки рабочих мест.
• БР-52 – устройство для учебных заведений, применяется для демонстраций и опытов в школах.
• М-67 – контрольный прибор высокой точности, способный работать при температурах от -10 до +50 градусов.
• М-110 – используется в промышленности.
• ББ-0.5М – бытовое устройство для домашнего применения. Монтируется на стену.

Некоторые умельцы практикуют и изготовление самодельных барометров. Для них используют капсулы из бериллиевой бронзы и стандартные часовые индикаторы на 0,01 мм.

Степень точности барометра

Наибольшей точностью из всех барометров отличаются ртутные модели. Их используют как эталон. Обусловлена эта точность устойчивостью к температурным колебаниям и влажности воздуха. Вещество не испаряется в атмосферу и не замерзает.

Сопоставимой точностью обладают электронные устройства. Анероиды более подвержены действию температур, чем ртутные измерители, а жидкостные модели – еще более.

Современные анероиды имеют высокую точность, регистрируя изменение давления даже при подъеме в лифте. Наилучшие показатели имеют устройства, работающие с 10-12-ступенчатой гофрированной колбой. Точность таких моделей – до 0,05%.

Как читать показания

Некоторые модели измерителей имеют пару стрелок: контрольную и движущуюся. Первая фиксирует показатель давления, имевший место в начале наблюдения, вторая – значение в текущий момент времени. Разница показателей помогает определить, насколько изменился параметр за некоторый период.

В градуировке используются такие единицы измерения:

• Миллиметры (или – в некоторых странах – дюймы) ртутного столба. При использовании барометров ориентируются, прежде всего, на эту единицу.
• Паскали (Па), а также гПа и мПа.
• Бары (1 бар = 100 000 Па = 0,1 мПа). В моделях для домашнего пользования часто присутствует шкала миллибар (мбар).

Шкала прибора может быть одинарной или двойной. Отечественные модели обычно используют варианты с мм.рт.ст. и Па (гПа). Как и другие типы барометров, анероид прогнозирует погоду лишь в краткосрочной перспективе (в пределах суток). Также у всех классов этих устройств неширокий радиус действия – около 30 км (при циклонах он несколько увеличивается).

Чаще всего шкала начинается с 710 мм.рт.ст. (у некоторых моделей значение меньше). Точкой отсчета принимается нормальное давление, характерное для данного региона и высоты в ясную погоду. Его усредненное значение – 760 мм.рт.ст. Для других местностей число будет иным (к примеру, в горах оно меньше). Усредненные данные для той или иной географической точки определяют метеорологические службы. От этого показателя отсчитывается и интерпретируется характер перемещения стрелки. Так отслеживают, падает давление или поднимается, и насколько. Чем быстрее перемещается стрелка и чем значительнее амплитуда, тем точнее прогноз и тем скорее наступят предсказываемые изменения.

Настройка прибора

Чтобы настроить модель, нужно точно знать значение давления в данной местности в текущий момент времени. Его можно выяснить в ближайшей метеостанции или из погодной сводки. Еще один вариант – провести сверку с точным ртутным барометром.

При разнице показаний устройство потребуется откалибровать. Сзади нужно отыскать регулировочный винт и, закручивая или ослабляя его, установить на приборе нужные показания.

Если винта нет, калибровка выполняется поворотом циферблата по отношению к стрелкам. Заглянув в инструкцию по эксплуатации, можно найти детальные указания по регулировке прибора.