Механический манометр, диапазон и принцип действия. Ордерборд – это прибор для измерения давления

Манометр

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 мая 2022 года; проверки требуют 7 правок.

У этого термина существуют и другие значения, см. Манометр.

Описание манометраПравить

Действие манометра основано на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации трубчатой пружины или более чувствительной двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с трибко-секторным механизмом, преобразующим перемещение упругого чувствительного элемента в круговое движение показывающей стрелки.

РазновидностиПравить

• 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);
• Мановакуумметры — манометры, измеряющие как избыточное (от 60 до 240000 кПа), так и вакуумметрическое давление;
• Напоромеры — манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);
• Тягомеры — вакуумметры с пределом измерения до минус 40 кПа;
• Тягонапоромеры — мановакуумметры с крайними пределами измерения, не превышающими ±40 кПа;

Большинство отечественных и импортных манометров изготавливаются в соответствии с общепринятыми стандартами, в связи с этим манометры различных марок заменяют друг друга. Выбор манометра осуществляется по следующим параметрам: предел измерения, диаметр корпуса, класс точности прибора, диаметр резьбы штуцера и его расположение (радиальный, осевой).

Также существуют манометры, измеряющие абсолютное давление, то есть избыточное давление+атмосферное.

Прибор, измеряющий атмосферное давление, называется барометром.

Типы манометровПравить

Манометр низкого давления (СССР)

В зависимости от конструкции, чувствительности элемента различают манометры жидкостные, грузопоршневые, деформационные (с трубчатой пружиной или мембраной).
Манометры подразделяются по классам точности: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем меньше число, тем точнее прибор).

Виды манометровПравить

Манометр для измерения давления автомобильных шин.

По назначениям манометры можно разделить на технические — общетехнические, электроконтактные, специальные, самопишущие, железнодорожные, виброустойчивые (глицеринозаполненые), судовые и эталонные (аналоговые).

технические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров.

Манометр для измерения давление природного газа

Электроконтактные: в конструкции имеют специальные группы контактов (обычно 2). Одна группа контактов соответствует минимальному заданному давлению, вторая группа — максимальному. Величины заданий могут изменяться обслуживающим персоналом. Группа минимального давления может быть включена в электрическую цепь позиционного регулирования или сигнализации минимального давления. Аналогично и группа максимального давления. В некоторых случаях могут быть задействованы обе группы. Как минимальная, так и максимальная группы могут быть выведены за минимальное или максимальное (соответственно) значение шкалы манометра и не использоваться. Электроконтактные манометры как правило не должны использоваться в качестве приборов для снятия показаний ввиду того, что показывающая стрелка при механическом взаимодействии с одной из контактных групп может неточно указывать величину давления — возникает заметная погрешность. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства. Для работы в условиях возможной загазованности горючими газами необходимо использовать электроконтактные манометры во взрывозащищенном исполнении.

Манометр с трубкой БурдонаПравить

Манометры с трубкой Бурдона для холодильного оборудования предназначены для одновременного измерения давления пара и зависящей от него температуры пара. На случай применения хладагентов разных видов предусмотрена комплектация прибора несколькими температурными шкалами. Приборы рассчитаны на применение самых распространенных неорганических и органических хладагентов. В этом случае необходимо принять в расчет стойкость материала, из которого изготовлен манометр. Все приборы разработаны в соответствии с международными рекомендациями по измерительной технике с учётом требований стандартов и сфер применения.

Основой принципа механического измерения давления является эластичный измерительный элемент, способный под воздействием сжимающей нагрузки деформироваться строго определённым образом и испытанную деформацию воспроизводить. С помощью стрелочного устройства эта деформация преобразуется во вращательное движение стрелки. С помощью масштабирования циферблата можно узнать давление, испытанное измерительным элементом, и связанную с ним температуру пара.

Существует прямая зависимость между температурой и давлением. Поэтому манометры комплектуются двумя шкалами:

• На одной отображается измеренное давление, на другой рассчитанное значение температуры.
• Значения температурных шкал основаны на таблицах свойств водяного пара насыщенных хладагентов при эталонном значении давления 1013,25 миллибар.

Они соблюдаются только для чистых хладагентов, указанных на шкале. Поскольку на практике химически чистые хладагенты используются очень редко, а рабочее давление не совпадает с эталонным, на циферблате отображается приблизительная температура. Но для работы этого вполне достаточно.

По сравнению с другими техническими характеристиками диапазоны измерения имеют наибольшее практическое значение. Особенностью манометров, работающих с хладагентами, является наличие комбинированной шкалы с показаниями давления и температуры. На стандартной шкале дается цена деления в барах и °С. Возможны варианты отображения температуры в “F, а давления — в кПа/МПа или ф/кв. дюйм.

Манометры с заполняющей жидкостью применяются для измерений, связанных с большими переменными нагрузками, а также с сильной вибрацией или пульсацией. Жидкость обеспечивает плавность хода стрелки и хорошую считываемость показаний даже при максимальной нагрузке и сильной вибрации. Кроме того, смазочное действие амортизационной жидкости значительно снижает износ прибора. Как правило, в качестве амортизационной жидкости используется глицерин.

В приборах с электрическим измерительным датчиком или концевым контактом применяют парафиновое масло, которое не является проводником. В качестве дополнительного варианта используют силиконовый наполнитель разной степени вязкости.

ТермопроводностьПравить

Термопроводные манометры основываются на уменьшении теплопроводности газа с давлением.
В таких манометрах встроена нить накала, которая нагревается при пропускании через неё тока. Термопара или датчик определения температуры через сопротивление (ДОТС) могут быть использованы для измерения температуры нити накала. Эта температура зависит от скорости с которой нить накала отдаёт тепло окружающему газу и, таким образом, от термопроводности. Часто используется манометр Пирани, в котором используется единственная нить накала из платины одновременно как нагревательный элемент и как ДОТС. Эти манометры дают точные показания в интервале между 10 и 10−3 мм рт. ст., но они довольно чувствительны к химическому составу измеряемых газов.

Две нити накаливания

Одна проволочная катушка используется в качестве нагревателя, другая же используется для измерения температуры через конвекцию.

Манометр Пирани (oдна нить)

Манометр Пирани состоит из металлической проволоки, открытой к измеряемому давлению. Проволока нагревается протекающим через неё током и охлаждается окружающим газом. При уменьшении давления газа охлаждающий эффект тоже уменьшается и равновесная температура проволоки увеличивается. Сопротивление проволоки является функцией температуры: измеряя напряжение на проволоке и текущий через неё ток, сопротивление (и таким образом давление газа) может быть определено. Этот тип манометра был впервые сконструирован Марселло Пирани.

Термопарный и термисторный манометры работают похожим образом. Отличие же в том, что термопара и термистор используются для измерения температуры нити накаливания.

Измерительный диапазон: 10−3 — 10 мм рт. ст. (грубо 10−1 — 1000 Па)

Ионизационные манометры — наиболее чувствительные измерительные приборы для очень низких давлений. Они измеряют давление косвенно через измерение ионов образующихся при бомбардировке газа электронами. Чем меньше плотность газа, тем меньше ионов будет образовано. Калибрирование ионного манометра — нестабильно и зависит от природы измеряемых газов, которая не всегда известна. Они могут быть откалибрированы через сравнение с показаниями манометра Мак Леода, которые значительно более стабильны и независимы от химии.

Термоэлектроны соударяются с атомами газа и генерируют ионы. Ионы притягиваются к электроду под подходящим напряжением, известным как коллектор. Ток в коллекторе пропорционален скорости ионизации, которая является функцией давления в системе. Таким образом, измерение тока коллектора позволяет определить давление газа. Имеется несколько подтипов ионизационных манометров.

Измерительный диапазон: 10−10 — 10−3 мм рт. ст. (грубо 10−8 — 10−1 Па)

Большинство ионных манометров делятся на два вида: горячий катод и холодный катод. Третий вид — это манометр с вращающимся ротором более чувствителен и дорог, чем первые два и здесь не обсуждается. В случае горячего катода электрически нагреваемая нить накала создаёт электронный луч. Электроны проходят через манометр и ионизируют молекулы газа вокруг себя. Образующиеся ионы собираются на отрицательно заряженном электроде. Ток зависит от числа ионов, которое, в свою очередь, зависит от давления газа. Манометры с горячим катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−3 мм рт. ст. до 10−10 мм рт. ст. Принцип манометра с холодным катодом тот же, исключая, что электроны образуются в разряде созданным высоковольтным электрическим разрядом. Манометры с холодным катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−2 мм рт. ст. до 10−9 мм рт. ст. Калибрирование ионизационных манометров очень чувствительно к конструкционной геометрии, химическому составу измеряемых газов, коррозии и поверхностным напылениям. Их калибровка может стать непригодной при включении при атмосферном и очень низком давлении. Состав вакуума при низких давлениях обычно непредсказуем, поэтому масс-спектрометр должен быть использован одновременно с ионизационным манометром для точных измерений.

Ионизационный манометр с горячим катодом Баярда-Алперта обычно состоит из трёх электродов работающих в режиме триода, где катодом является нить накала. Три электрода — это коллектор, нить накала и сетка. Ток коллектора измеряется в пикоамперах электрометром. Разность потенциалов между нитью накала и землёй обычно составляет 30 В, в то время как напряжение сетки под постоянным напражением — 180—210 вольт, если нет опциональной электронной бомбардировки, через нагрев сетки, которая может иметь высокий потенциал приблизительно 565 Вольт. Наиболее распространённый ионный манометр — это горячим катодом Баярда-Алперта с маленьким ионным коллектором внутри сетки. Стеклянный кожух с отверстием к вакууму может окружать электроды, но обычно он не используется и манометр встраивается в вакуумный прибор напрямую и контакты выводятся через керамическую плату в стене вакуумного устройства. Ионизационные манометры с горячим катодом могут быть повреждены или потерять калибровку если они включаются при атмосферном давлении или даже при низком вакууме. Измерения ионизационных манометров с горячим катодом всегда логарифмичны.

Электроны испущенные нитью накала движутся несколько раз в прямом и обратном направлении вокруг сетки пока не попадут на неё. При этих движениях, часть электронов сталкивается с молекулами газа и формирует электрон-ионные пары (электронная ионизация). Число таких ионов пропорционально плотности молекул газа умноженной на термоэлектронный ток, и эти ионы летят на коллектор, формируя ионный ток. Так как плотность молекул газа пропорциональна давлению, давление оценивается через измерение ионного тока.

Чувствительность к низкому давлению манометров с горячим катодом ограничена фотоэлектрическим эффектом. Электроны, ударяющие в сетку, производят рентгеновские лучи, которые производят фотоэлектрический шум в ионном коллекторе. Это ограничивает диапазон старых манометров с горячим катодом до 10−8 мм рт. ст. и Баярда-Алперта приблизительно к 10−10 мм рт. ст. Дополнительные провода под потенциалом катода в луче обзора между ионным коллектором и сеткой предотвращают этот эффект. В типе извлечения ионы притягиваются не проводом, а открытым конусом. Поскольку ионы не могут решить, какую часть конуса ударить, они проходят через отверстие и формируют ионный луч. Этот луч иона может быть передан нa кружку Фарадея.

Существует два вида манометров с холодным катодом: манометр Пеннинга (введённый Максом Пеннингом), и инвертированный магнетрон. Главное различие между ними состоит в положении анода относительно катода. Ни у одного из них нет нити накаливания, и каждому из них требуется напряжение до 0,4 кВ для функционирования. Инвертированные магнетроны могут измерять давления до 10−12 мм рт. ст.

Такие манометры не могут работать если ионы, генерируемые катодом рекомбинируют прежде, чем они достигнут анод. Если средняя длина свободного пробега газа меньше, чем размеры манометра, тогда ток на электроде исчезнет. Практическая верхняя граница измеряемого давления манометра Пеннинга 10−3 мм рт. ст.

Точно так же манометры с холодным катодом могут не включиться при очень низких давлениях, так как почти полное отсутствие газа мешает устанавливать электродный ток — особенно в манометре Пеннинга, который использует вспомогательное симметричное магнитное поле, чтобы создать траектории ионов порядка метров. В окружающем воздухе подходящие ионые пары формируются посредством воздействия космической радиации; в манометре Пеннинга приняты меры, чтобы облегчить установку пути разряда. Например, электрод в манометре Пеннинга обычно точно сужается, для облегчения полевой эмиссии электронов.

Циклы обслуживания манометров с холодным катодом вообще измеряются годами, в зависимости от газового типа и давления, в котором они работают. Используя манометр с холодным катодом в газах с существенными органическими компонентами, такими как остатки масла насоса, может привести к росту тонких углеродистых плёнок в пределах манометра, которые в конечном счете замыкают электроды манометра или препятствуют гереации пути разряда.

Применение манометровПравить

Манометры применяются во всех случаях, когда необходимо знать, контролировать и регулировать давление. Наиболее часто манометры применяют в теплоэнергетике, на химических, нефтехимических предприятиях, предприятиях пищевой отрасли.

Цветовая маркировкаПравить

Довольно часто корпуса манометров, служащих для измерения давления газов, окрашивают в различные цвета. Так манометры с голубым цветом корпуса предназначены для измерения давления кислорода. Жёлтый цвет корпуса имеют манометры на аммиак, белый — на ацетилен, тёмно-зелёный — на водород, серовато-зелёный — на хлор. Манометры на пропан и другие горючие газы имеют красный цвет корпуса. Корпус чёрного цвета имеют манометры, предназначенные для работы с негорючими газами.

• Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. — 4-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — 1600 с.
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• в соответствии с ГОСТ 2405-88

Назначение манометров

Манометр — это устройство для измерения давления газа или жидкости в замкнутом пространстве.

В зависимости от конструкции манометра, он может измерять давление воздуха, газа, пара или жидкости.

Манометры используют в газопроводах, водопроводах, котлах отопления, компрессорах, баллонах, автоклавах и так далее.

Многие путают манометр в барометр. Барометр показывает давление, но только атмосферное, а манометр измеряет давление, с которым жидкость, газ, пар или воздух давит на стенки замкнутого пространства.

Единица измерения давления является паскаль (Па). Паскаль отражает силу в 1Н, которая действует равномерно на площадь 1 квадратный метр.

Манометры могут применяться для измерения таких значений, как: давления, которое ниже атмосферного, избытка давления, атмосферного давления, разницы давлений.

Манометр используют для следующих целей:

• для накачиваний шин автомобилей;
• для обслуживания систем отопления и кондиционирования;
• для мониторинга давления в пневматических агрегатах на производстве;
• в гидравлических узлах;
• в газодобывающей и нефтяной промышленностях;
• для обслуживания двигателей, например, в морских судах.

Главное и основное назначение манометра — это мониторинг и информирование о недостаточном или избыточном давлении газа, воды или пара. В промышленной сфере также используют манометры с функцией сигнального предупреждения, которые могут предотвратить техногенные катастрофы, взрывы.

Конструкция и принцип действия

Манометр состоит из:

• корпуса;
• стрелки;
• шестеренки;
• оси;
• поводка;
• зубчатого сектора.

Внутри прибора устанавливают пружину между шестеренкой и зубьями сектора, которая исключает мертвый ход.

Стрелка показывает избыточное давление. Шкала измерения представлена в Паскалях или Барах.

У манометра простой принцип действия: давление от среды, которая измеряется, поступает внутрь трубки. Под воздействием давления трубка пытается выровняться из-за разности площадей внутренней и внешней поверхностей. Свободный конец трубки осуществляет движение, при этом стрелка на определенный угол поворачивается, благодаря передаточному механизму. Деформация трубки и измеряемая величина находятся в прямолинейной зависимости. Поэтому стрелка показывает значение давления определенной среды.

Какие виды приборов существуют

По назначению манометры бывают следующих видов:

• Самопишущие. Механизм в манометре позволяет отобразить график изменения давления.
• Железнодорожные.
• Судовые.
• Эталонные. Имеют высокий класс точности. Обычно их применяют для регулировки, испытаний, проверки точных измерительных оборудований.
• Специальные. Используют для измерения давления разнообразных газов. Корпуса имеют разные цвета, которые зависят для какого газа они предназначены: красный (горючий газ), черный (негорючий газ), желтый (аммиачный газ (А)), белый (ацетиленовый газ (Ац)), голубой (кислородный газ (К)).
• Электроконтактные. В таких манометрах имеется сигнализация, которая предупреждает об изменении давлении среды.
• Общетехнические. Используются для измерения давления в разных средах.

По принципу работы манометры бывают таких видов:

• Пьезоэлектрические. Такие манометры основаны на пьезоэффекте, то есть внутри используется кристалл кварца, в котором появляется заряд при механическом воздействии.
• Деформационные. Такие манометры основаны на деформации чувствительного элемента (пружины, мембраны, сильфона), которые при своей деформации действуют на стрелку.
• Жидкостные. В приборе содержится трубка, которая наполнена жидкостью. Прибор может быть с одной трубкой или с двумя. С двумя трубками прибор может сравнить давление в разных средах.
• Поршневые. Внутри манометра имеется цилиндр, внутрь которого вставлен поршень.

Диапазон измерения манометра колеблется от 0,06 до 1000 МПа.

Требования к манометрам

Класс точности манометра должен зависеть от измеряемого давления:

• 2,5 при Рраб < 25 кгс/см2 (2,5 МПа);
• 1,5 при 25 < Рраб < 140 кгс/см2 (14 МПа);

Шкала манометра выбирается из условия, что рабочие показания лежат в 2/3 шкалы.

Манометр должен быть установлен так, чтобы шкала была расположена вертикально или с наклоном не более 30 градусов и его показания отчетливо видны обслуживающему персоналу.

Номинальный диаметр манометров, установленных на высоте, соответствовал:

• до 2 метров — 100 мм;
• от 2 до 3 метров — 150 мм;
• от 3 до 5 метров — 250 мм;
• от 5 метров — устанавливается дублирующий манометр.

Один из самых широко распространённых как в быту, так и промышленной сфере применения контрольно-измерительных приборов — это обычный манометр.

Манометр — это специальный прибор для измерения искусственно создаваемого давления какого-либо газа или жидкости в любой замкнутой системе. Другими словами манометр покажет, с какой силой жидкость или газ воздействуют на стенки ёмкости, в которой они находятся под давлением. Которое измеряется в паскалях (Па) и отражает силу в 1 Н, что равномерно воздействует на площадь 1 кв. м.

Сам термин «манометр» в своей основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный».

Поскольку манометр имеет крайне широкое применение, он является одним из самых доступных контрольно-измерительных приборов на отечественном рынке. В этом просто убедиться, посетив сайт одного из крупнейших российских производителей контрольно-измерительных приборов, компании , занимающей лидирующие позиции на соответствующем рынке.

Компания, предлагающая большой ассортимент своей продукции со складов в крупных городах России (Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург и т.д.), также имеет более 100 региональных партнёров, что делает её доступной практически в любой точке нашей страны.

Область применения и принцип действия манометров

Применение манометров в различных модификациях и специального назначения можно заметить в самых разных сферах.

Если говорить о промышленной сфере применения, то указанный прибор широко применяется в различных производственных пневмоагрегатах, в нефти и газодобывающей промышленности, в железнодорожных гидроузлах, в контроле работы двигателей морских судов и пр.

В промышленном применении манометр является действительно незаменимым элементом системы контроля. Так как, прибор сигнализирует о слишком высоком или недостаточном давлении воды, пара, газа или другой активной среды. А потому помогает предотвратить взрывы и опасные техногенные катастрофы, аварии из-за разрушения емкостей с опасными веществами. К примеру, аммиаком, газом или горячим паром.

Помимо использования измерительного прибора в промышленности, обыватель имеет возможность часто наблюдать работу указанного прибора в быту.

К примеру, манометры широко используются в обслуживании бытовых систем отопления, кондиционирования или при обычном измерении давления воздуха в автомобильных шинах.

Принцип работы манометра

Большинство выпускаемых манометров универсально и подходит для применения в различных средах.

Классический принцип действия прибора основан на уравновешивании измеряемого давления рабочей среды силой упругой деформации трубчатой пружины или двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с механизмом, который преобразует линейное перемещение чувствительного элемента в круговое движение стрелки манометра.

Принцип работы манометра

Нельзя не отметить, что описанный принцип действия манометра является базовым, дающим представление о его работе.

В зависимости от области применения измерительного прибора он может иметь гораздо более сложную внутреннюю конструкцию с другим типом механизма для снятия показаний давления.

Здесь можно выделить пять стандартных групп манометров.

Электроконтактные

Необходимы для автоматического контроля давления и его мгновенной регулировки. В основе конструкции – две подвижные стрелки, которые устанавливаются на минимальные и максимальные показатели давления.

При достижении одной из граничных величин электрическая цепь замыкается, и ПУ получает сигнал для сброса давления или отключения всей контролируемой системы.

Жидкостные

Такие приборы действуют по классическому принципу сообщающихся сосудов и используются при измерении давления в столбе жидкости. Они действуют в контакте с жидкостной средой, а потому часто загрязняются, что влияет на точность показаний. В настоящее время используются реже.

Пружинные

Наиболее популярные манометры с простой и надежной конструкцией, основанной на общем принципе действия прибора с преобразованием линейного перемещения чувствительного элемента в круговое движение стрелки.

Дифференциальные

Имеют относительно сложный механизм и действуют по принципу деформации внутренних блоков. Чувствительная часть механизма по мере деформирования передаёт показания на измерительный блок прибора.

Мембранные

В основе работы принцип пневматической компенсации. Основным элементом такого манометра считается специальная мембрана, которая изгибается под действием получаемого давления.

Возможны и другие конструкционные особенности такого широко распространённого прибора как манометр, делающие его уж совсем не похожим на классический стрелочный вариант. К примеру, уже некоторое время повсеместно применяются манометры с выведением показаний на цифровое табло.

Механические манометры

Механические манометры обычно используются для измерения высоких давлений. Весьма распространено применение манометра с трубчатой пружиной ( трубкой Бурдона ). В такой конструкции давление через штуцер манометра подается в трубку, которая под действием этого давления стремится распрямиться и через рычажный механизм возникающее при распрямлении перемещение передается на указывающую стрелку.

Сравнительно часто применяются мембранные и сильфонные механи-ческие манометры, чувствительными элементами в которых являются металлическая гофрированная мембрана или сильфон. В таких манометрах измеряемое давление подается в герметичный объем, закрытый мембраной. Под давлением мембрана прогибается, а сильфон растягивается и через передающее устройство поворачивают стрелку прибора.

Общим недостатком рассмотренных выше типов манометров является зависимость характеристик упругих элементов от температуры, а также существенная инерция при измерении. Достоинствами рассматриваемых типов приборов являются простота конструкции и малая чувствительность к вибрациям.

Выбор класса точности механического манометра с упругим чувствительным элементом определяется областью применения прибора. Рабочие манометры выпускаются пяти классов точности: 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Образцовые манометры имеют два класса точности: 0,2 и 0,4. Образцовые манометры используются для тарировки рабочих манометров.

Основным недостатком механических манометров и жидкостных пьезометров является невозможность использования их для регистрации быстропротекающих процессов по причине значительной инерции чувствительных элементов. У электрических манометров указанный недостаток отсутствует. Манометры обладают малыми габаритами и малой инерцией. Существует достаточно большое количество конструкций электрических манометров. В настоящее время наибольшее распространение получили электрические манометры с индуктивными датчиками давления. Принцип действия этих манометров основан на том, что индуктивные датчики преобразовывают механическую величину – давление в электрическую величину – сопротивление. Конструктивно датчик выполнен в виде мембранной коробки с двумя электрическими катушками, расположенными по разные стороны относительно металлической мембраны. Таким образом, индуктивное сопротивление катушек зависит от положения мембраны, которое задается разностью измеряемых давлений р1 и р2. Электрические катушки в цепи являются плечами электрического мостика Уитсона. В зависимости от сопротивления катушек меняются электрические потенциалы в точках разветвления электрической цепи к катушкам, что соответствует разности измеряемых давлений.

Поиск по сайту:

mydocx.ru – 2015-2023 year. (0.008 sec.)

Для измерения давления используют манометры и барометры. Барометры используются для измерения атмосферного давления. Для других измерений используются манометры. Произошло слово манометр от двух греческих слов: манос – неплотный, метрео – измеряю.

Существуют различные типы манометров. Рассмотрим подробнее два из них. На следующем рисунке изображен трубчатый металлический манометр.

Его изобрел в 1848 году француз Э. Бурдон. На следующем рисунке видна его конструкции.

Основные составные части это: согнутая в дугу полая трубка (1), стрелка (2), зубчатка(3), кран(4), рычаг(5).

Один конец трубки запаян. В другой конец трубки, с помощью крана соединяется с сосудом, в котором необходимо измерить давление. Если давление начнет увеличиваться, трубка будет разгибаться, при этом воздействуя на рычаг. Рычаг через зубчатку связан со стрелкой, поэтому при увеличении давления стрелка будет отклоняться, указывая давление.

Если же давление будет уменьшаться, то трубка будет сгибаться, а стрелка двигаться в обратном направлении.

Теперь рассмотрим другой тип манометра. На следующем рисунке изображен жидкостный манометр. Он имеет форму буквы U.

В его состав входит стеклянная трубка в форме буквы U. В эту трубочку налита жидкость. Один из концов трубки с помощью резиновой трубки соединяют с круглой плоской коробочкой, которая затянута резиновой пленкой.

В исходном положении вода в трубках будет находиться на одном уровне. Если же на резиновую пленку будет оказываться давление, то уровень жидкости в одном колене манометра понизится, а в другом, следовательно, повысится.

Это показано на рисунке выше. Мы давим на пленку пальцем.

Когда мы надавливаем на пленку, давление воздуха, который находится в коробочке, увеличивается. Давление передается по трубке и доходит до жидкости, при этом вытесняя её. При понижении уровня в этом колене, уровень жидкости в другом колене трубки, будет увеличиваться.

По разности уровней жидкости, можно будет судить о разности атмосферного давления и того давления, что оказывается на пленку.

На следующем рисунке показано, как с помощью жидкостного манометра измерить давление в жидкости на различной глубине.

Предыдущая тема: Барометр-анероид и атмосферное давление на различных высотах Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspГидравлический пресс: принцип действия

Трубчатый металлический манометрСуществуют различные типы манометров. Рассмотрим подробнее два из них. На следующем рисунке изображен трубчатый металлический манометр.

Основные составные части это: согнутая в дугу полая трубка (1), стрелка (2), зубчатка (3), кран (4), рычаг (5).

Принцип действия трубчатого манометраОдин конец трубки запаян. В другой конец трубки, с помощью крана соединяется с сосудом, в котором необходимо измерить давление. Если давление начнет увеличиваться, трубка будет разгибаться, при этом воздействуя на рычаг. Рычаг через зубчатку связан со стрелкой, поэтому при увеличении давления стрелка будет отклоняться, указывая давление.

Принцип действия манометра основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации трубчатой пружины или более чувствительной двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с трибко-секторным механизмом, преобразующим линейное перемещение упругого чувствительного элемента в круговое движение показывающей стрелки.

В группу приборов измеряющих избыточное давление входят:

Манометры — приборы с измерением от 0,06 до 1000 МПа (Измеряют избыточное давление — положительную разность между абсолютным и барометрическим давлением)

Вакуумметры — приборы измеряющие разряжения (давления ниже атмосферного) (до минус 100 кПа).

Мановакуумметры — манометры измеряющие как избыточное (от 60 до 240000 кПа), так и вакуумметрическое (до минус 100 кПа) давление.

Напоромеры -манометры малых избыточных давлений до 40 КПа

Тягомеры -вакуумметры с пределом до минус 40 КПа

Тягонапоромеры -мановакуумметры с крайними пределами не превышающими ±20 кПа

Данные приведены согласно ГОСТ 2405-88

Большинство отечественных и импортных манометров изготавливаются в соответствии с общепринятыми стандартами, в связи с этим манометры различных марок заменяют друг друга. При выборе манометра нужно знать: предел измерения, диаметр корпуса, класс точности прибора. Также важны расположение и резьба штуцера. Эти данные одинаковы для всех выпускаемых в нашей стране и Европе приборов.

Также существуют манометры измеряющие абсолютное давление, то есть избыточное давление+атмосферное

В зависимости от конструкции, чувствительности элемента различают манометры жидкостные, грузопоршневые, деформационные (с трубчатой пружиной или мембраной). Манометры подразделяются по классам точности: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем меньше число, тем точнее прибор).

По назначениям манометры можно разделить на технические — общетехнические, электроконтактные, специальные, самопишушие, железнодорожные, виброустойчивые(глицеринозаполненые), судовые и эталонные (образцовые).

Общетехнические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров.

Электроконтактные: имеют возможность регулировки измеряемой среды, благодаря наличию электроконтактного механизма. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства.

Специальные: кислородные- должны быть обезжирены, так как иногда даже незначительное загрязнение механизма при контакте с чистым кислородом может привести к взрыву. Часто выпускаются в корпусах голубого цвета с обозначением на циферблате О2 (кислород); ацетиленовые -не допускают в изготовлении измерительного механизма сплавов меди, так как при контакте с ацетиленом существует опасность образования взрывоопасной ацетиленистой меди; аммиачные-должны быть коррозиестоикими.

Эталонные: обладая более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4) эти приборы служат для поверки других манометров. Устанавливаются такие приборы в большинстве случаев на грузопоршневых манометрах или каких-либо других установках способных развивать нужное давление.

Судовые манометры предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте.

Железнодорожные: предназначены для эксплуатации на Ж/Д транспорте.

Самопишушие: манометры в корпусе, с механизмом позволяющим воспроизводить на диаграмной бумаге график работы манометра.

Термопроводные манометры основываются на уменьшении теплопроводности газа с давлением. В таких манометрах встроена нить накала, которая нагревается при пропускании через нее тока. Термопара или датчик определения температуры через сопротивление (ДОТС) могут быть использованы для измерения температуры нити накала. Эта температура зависит от скорости с которой нить накала отдаёт тепло окружающему газу и, таким образом, от термопроводности. Часто используется манометр Пирани, в котором используется единственная нить накала из платины одновременно как нагревательный элемент и как ДОТС. Эти манометры дают точные показания в интервале между 10 и 10−3 мм рт. ст., но они довольно чувствительны к химическому составу измеряемых газов.

Манометр Пирани (oдна нить)

Манометр Пирани состоит из металлической проволоки, открытой к измеряемому давлению. Проволока нагревается протекающим через нее током и охлаждается окружающим газом. При уменьшении давления газа, охлаждающий эффект тоже уменьшается и равновесная температура проволоки увеличивается. Сопротивление проволоки является функцией температуры: измеряя напряжение через проволоку и текущий через неё ток, сопротивление (и таким образом давление газа) может быть определено. Этот тип манометра был впервые сконструирован Марчелло Пирани.

Измерительный диапазон: 10−3 — 10 мм рт. ст. (грубо 10−1 — 1000 Па)

Ионизационные манометры — наиболее чувствительные измерительные приборы для очень низких давлений. Они измеряют давление косвенно через измерение ионов образующихся при бомбардировке газа электронами. Чем меньше плотность газа, тем меньше ионов будет образовано. Калибрирование ионного манометра — нестабильно и зависит от природы измеряемых газов, которая не всегда известна. Они могут быть откалибрированы через сравнение с показаниями манометра Мак Леода, которые значительно более стабильны и независимы от химии.

Измерительный диапазон: 10−10 — 10−3 мм рт. ст. (грубо 10−8 — 10−1 Па)

Большинство ионных манометров делятся на два вида: горячий катод и холодный катод. Третий вид — это манометр с вращающимся ротором более чувствителен и дорог, чем первые два и здесь не обсуждается. В случае горячего катода электрически нагреваемая нить накала создаёт электронный луч. Электроны проходят через манометр и ионизуют молекулы газа вокруг себя. Образующиеся ионы собираются на отрицательно заряженном электроде. Ток зависит от числа ионов, которое, в свою очередь, зависит от давления газа. Манометры с горячим катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−3 мм рт. ст. до 10−10 мм рт. ст. Принцип манометра с холодным катодом тот же, исключая, что электроны образуются в разряде созданным высоковольтным электрическим разрядом. Манометры с холодным катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−2 мм рт. ст. до 10−9 мм рт. ст. Калибрирование ионизационных манометров очень чувствительно к конструкционной геометрии, химическому составу измеряемых газов, коррозии и поверхностным напылениям. Их калибровка может стать непригодной при включении при атмосферном и очень низком давлении. Состав вакуума при низких давлениях обычно непредсказуем, поэтому масс-спектрометр должен быть использован одновременно с ионизационным манометром для точных измерений.

Ионизационный манометр с горячим катодом Баярда-Алперта обычно состоит из трёх электродов работающих в режиме триода, где катодом является нить накала. Три электрода — это коллектор, нить накала и сетка. Ток коллектора измеряется в пикоамперах электрометром. Разность потенциалов между нитью накала и землёй обычно составляет 30 В, в то время как напряжение сетки под постоянным напражением — 180—210 вольт, если нет опционоальной электронной бомбардировки, через нагрев сетки, которая может иметь высокий потенциал приблизительно 565 Вольт. Наиболее распространенный ионный манометр — это горячим катодом Баярда-Алперта с маленьким ионным коллектором внутри сетки. Стеклянный кожух с отверстием к вакууму может окружать электроды, но обычно он не используется и манометр встраивается в вакуумный прибор напрямую и контакты выводятся через керамическую плату в стене ваккумного устройства. Ионизационные манометры с горячим катодом могут быть повреждены или потерять калибровку если они включаются при атмосферном давлении или даже при низком вакууме. Измерения ионизационных манометров с горячим катодом всегда логарифмичны.

Чувствительность к низкому давлению манометров с горячим катодом ограничена фотоэлектрическим эффектом. Электроны, ударяющие в сетку, производят рентгеновские лучи, которые производят фотоэлектрический шум в ионном коллекторе. Это ограничивает диапазон старых манометров с горячим катодом до 10−8 мм рт. ст. и Баярда-Алперта приблизительно к 10−10 мм рт. ст. Дополнительные провода под потенциалом катода в луче обзора между ионным коллектором и сеткой предотвращают этот эффект. В типе извлечения ионы притягиваются не проводом, а открытым конусом. Поскольку ионы не могут решить, какую часть конуса ударить, они проходят через отверстие и формируют ионный луч. Этот луч иона может быть передан нa кружку Фарадея.

Wiki-учебник

Для измерения давления используют манометры и барометры. Барометры используются для измерения атмосферного давления. Для других измерений используются манометры. Произошло слово манометр от двух греческих слов: манос – неплотный, метрео – измеряю.