Приборы измерения давления виды принцип действия

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 м 2 . 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.

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.

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.

Классификация приборов давления

В зависимости от назначения приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы:

• Манометры – для измерения избыточного давления.
• Вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (вакуума).
• Мановакуумметры – для измерения вакуумметрического и избыточного давлений.
• Барометры – для измерения атмосферного давления.
• Баровакуумметры – для измерения абсолютного давления.
• Дифференциальные манометры – для измерения разности давлений.

По принципу действия все приборы для измерения давления можно разделить на:

• Жидкостные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается весом столба жидкости, а изменение уровня жидкости в сообщающихся сосудах служит мерой давления, называются жидкостными. К этой группе относятся чашечные и U-образные манометры, диффманометры и др.
• Грузопоршневые — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается усилием, создаваемым калиброванными грузами, воздействующими на свободно передвигающийся в цилиндре поршень.
• Приборы с дистанционной передачей показаний — приборы, в которых используются изменения тех или иных электрических свойств вещества (электрического сопротивления проводников, электрической емкости, возникновение электрических зарядов на поверхности кристаллических минералов и др.) под действием измеряемого давления. К таким приборам относятся манганиновые манометры сопротивления, пьезоэлектрические манометры с применением кристаллов кварца, турмалина или сегнетовой соли, емкостные манометры, ионизационные манометры и др.
• Пружинные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления. Благодаря простоте конструкции и удобству пользования пружинные приборы получили широкое применение в технике. К этой группе относятся разнообразные приборы, отличающиеся по виду пружин:

Трубчатые пружины представляют собой кругообразно согнутые трубки с овальным поперечным сечением. Давление измеряемой среды воздействует на внутреннюю сторону этой трубки, в результате чего овальное поперечное сечение принимает почти круглую форму. В результате искривления пружинной трубки возникают напряжения в кольцах трубки, которые разгибают пружину. Незажатый конец пружины выполняет движение, пропорциональное величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу. Для измерений давления до 60 или 100 кгс/см2 применяются, как правило, согнутые с углом витка около 270°, кругообразные пружины. Для измерений давления с более высокими значениями используются пружины с несколькими лежащими друг над другом витками и одинаковым витковым диаметром (винтовая пружина) или со спиралеобразными витками, лежащими в одной плоскости (плоская спиральная пружина).

Манометры с пластинчатой пружиной

Пластинчатые пружины представляют собой тонкие гофрированные мембраны кругообразной формы, которые зажимаются или привариваются по краю между двумя фланцами и вступают в соприкосновение с измеряемой средой только с одной стороны. Вызванный в результате такого соприкосновения прогиб пропорционален величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу. Пластинчатые пружины обладают сравнительно высоким перестановочным усилием. В результате кольцеобразного крепления пластинчатые пружины менее восприимчивы к вибрациям по сравнению с трубчатыми пружинами, однако погрешность показаний при изменениях температуры у них больше. Благодаря опорам для мембран достигается повышенная стойкость к перегрузкам. Покрытия или фольга, наносимые на поверхность пластинчатых пружин обеспечивают защиту от коррозийных измеряемых сред. Широкие соединительные отверстия или открытые соединительные фланцы, а также возможности по промывке делают пластинчатые пружины, особенно пригодными при работе с высоковязкими, загрязненными или кристаллизующимися веществами.

Манометры с коробчатой пружиной

Давление измеряемой среды воздействуют на внутреннюю сторону коробки, состоящей из двух кругообразных, гофрированных, герметично прилегающих друг к другу мембран. Возникающее под давлением поступательное движение пропорционально величине давления. Движение передается на шкалу с помощью стрелочного механизма. Манометры с коробчатой пружиной особенно пригодны для измерений давления газообразных сред. Защита от перегрузки возможна только в определенных границах. Для повышения чувствительности в манометре может устанавливаться ряд коробчатых пружин («пакет» коробчатых пружин).

Баровакуумметры – манометры абсолютного давления. Данные приборы используются для измерений давления независимо от колебаний атмосферного давления окружающей среды. В соответствии с различными сферами применения и диапазонами показаний, манометры для измерений абсолютного давления изготавливаются согласно принципам измерений и формам чувствительных элементов, которые применяются в манометрах для измерения относительного давления. Давление измеряемой среды определяется по отношению к базовому давлению, которое равняется абсолютному давлению с величиной 0 (=абсолютный вакуум). Это означает, что на стороне измерительного элемента, не соприкасающейся с измеряемой средой, должно присутствовать базовое давление. Присутствие базового давления при использовании соответствующей формы пружин достигается посредством вакуумирования и герметизации соответствующей измерительной камеры или облегающего корпуса. Передача движения измерительного элемента и индикация давления осуществляются аналогично выше описанным манометром относительного давления

Дифференциальные манометры применяются для измерений разницы между двумя отдельными давлениями. Базовым давлением является то, которое присутствует на стороне, взятой за эталонную. В качестве чувствительных элементов используются пружины тех же форм, что и в манометрах относительного давления. Как правило, чувствительные элементы подвергаются воздействию давления с обеих сторон. Установленная таким образом разность давлений передается с помощью стрелочного механизма непосредственно на шкалу. Если измеряемые давления одинаковы, измеряемый элемент остается неподвижным и показания прибора отсутствуют. Измерение низких разностных давлений возможно даже при высоком статическом давлении. Защита от высоких перегрузок обеспечивается с помощью пластинчатых чувствительных элементов. При выборе манометра следует учитывать допустимое статическое (рабочее) давление, а также максимально допустимую перегрузку со стороны «+» и «-». Для преобразования деформации чувствительного элемента в показания стрелки используются принципы, аналогичные принципам действия манометров избыточного давления.
По метрологическому назначению измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие.

1.3. Классификация приборов измерения давления и их основные технические характеристики

Приборы для измерения давления могут классифицироваться по следующим характеристикам:

· виду измеряемого давления;

По виду измеряемого давления приборы подразделяются на следующие:

Согласно ГОСТ 8.271-77 манометр – это измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления или разности давлений.

Для измерения абсолютного давления, т.е. которое считывается от абсолютного нуля выпускаются манометры абсолютного давления; избыточного – манометры избыточного давления, и наиболее часто «по умолчанию» эти разновидности приборов называют манометрами.

Большинство выпускаемых манометров применяются для измерения избыточного давления. и х отличительным признаком является показание «нуля» прибора при воздействии на чувствительный элемент атмосферного давления.

Измерение давления разряженного газа производят вакуумметрами. Соответственно вакуумметр – это манометр для измерения давления разряженного газа/10/.

Манометр, имеющий возможность измерять давление разряженного газа и избыточное давление (у прибора единая шкала), называют мановакуумметрами.

Измерение малых значений (до 40 кПа) избыточного давления производится напоромерами, хотя такое название, как и такое подразделение по виду измеряемого давления (для малых значений) за рубежом отсутствует. Тягомеры используются для измерения малого (до –40 кПа) вакуумметрического давления. Приборы, имеющие часть шкалы вакуумметрического, а часть избыточного давления в пределах ±20 кПа, называются тягонапоромерами. Европейские стандарты ( EN 837-1, EN 837-2 и EN 837-3/7,9/) такое разделение производят по виду чувствительного элемента – трубчатый ( Bourdon tube — Rohrfedern ) и мембранный – мембранная коробка – капсула ( Diaphragm – Plattenfeder или Capsule — Kapselfeder ).

Приборы, предназначенные для измерения разности давлений в двух произвольных точках, именуют дифференциальными манометрами (дифманометрами). Причем это название в большей степени применимо для показывающих приборов. Устройства измерения дифференциального давления с унифицированным выходным сигналом называют измерительным преобразователем разности давлений/11/.

Дифманометр, функционально обеспечивающий измерение малых значений разности двух давлений, и имеющий верхний предел измерения не более 40 кПа (4000 кгс/м 2 ) называют микроманометром.

Контроль и измерение атмосферного давления производят барометрами.

В дальнейшем для упрощения изложения материала в непринципиальных моментах манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры объединены под названием манометры или манометрические приборы.

По принципу действия основную группу приборов для измерения давления можно подразделить на следующие:

· электрические и др.

К жидкостному относится манометр, принцип действия которого основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений, давлением столба жидкости/10/.

К жидкостным относится U -образный манометр, состоящий из сообщающихся сосудов, в которых измеряемое давление определяют по одному или нескольким уровням жидкости.

В деформационном манометре от измеряемого давления зависит степень деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы.

В состав деформационных входит трубчато-пружинный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина; сильфонный, функционирующий на основе сильфона, мембранный — на основе мембраны или мембранной коробки.

К деформационным отнесен манометр с вялой мембраной, в котором измеряемое давление воспринимается вялой мембраной и преобразуется в силу, уравновешиваемую дополнительным устройством.

В грузопоршневых приборах, имеющих, в большинстве случаев, в качестве рабочего тела жидкость и зачастую называемых жидкостными, измеряемое давление уравновешивается давлением, создаваемым весом поршня с грузоприемным устройством, и грузов с учетом сил жидкостного трения.

Электрические манометры функционируют по принципу зависимости одного из электрических параметров чувствительного элемента первичного преобразователя от давления.

По назначению , установившемуся в среде производственников, манометры подразделяются на следующие:

· общепромышленные, имеющие также название технических или рабочих;

· эталонные, включающие государственный первичный, рабочие и другие эталоны.

Общетехнические манометры предназначены для измерения давления непосредственно в ходе производственных процессов в рабочих точках промышленного оборудования.

Эталонные приборы используют для хранения и передачи размера единиц давления в целях единообразия, достоверности и обеспечения высокой точности его измерений.

В целях упорядочения отечественной метрологической терминологии и приближения ее к международной в нашей стране термин образцовое средство измерений заменен на термин рабочий эталон/6/. Рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, 3-й), как это было принято для образцовых средств (см. гл.7).

В промышленности встречаются контрольные манометры, которые применяются для контроля правильности показаний технических манометров на месте их установки. Термин «контрольные» специфичен для промышленных условий и не имеет места в законодательной метрологии настоящего времени, но широко использовался ранее. Вместо него сейчас используют термин «манометры повышенной точности».

По защищенности от воздействия окружающей среды приборы, согласно ГОСТ 12997-84/12/, подразделяют на следующие исполнения: обыкновенное; защищенное от попадания внутрь изделия твердых тел (пыли), защищенные от попадания внутрь изделия воды; защищенные от агрессивной среды; взрывозащищенные, защищенные от других внешних воздействий. Несколько видов защиты может сочетаться в одном изделии.

Изготавливаемые приборы должны быть устойчивыми и (или) прочными к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха в диапазонах параметров, указанных в табл.1.2.

Группы исполнений технических изделий по устойчивости к температуре и влажности /12/

Диапазон температуры окружающего воздуха, о С

Приборы для измерения давления жидкостей и газов

Определение величины давления

– это величина, характеризующая действие силы на единицу поверхности.

При определении величины давления принято различать давление абсолютное, атмосферное, избыточное и вакуумметрическое.

Абсолютное давление (ра)

– это давление внутри какой-либо системы, под которым находится газ, пар или жидкость, отсчитываемое от абсолютного нуля.

Атмосферное давление (рв)

создается массой воздушного столба земной атмосферы. Оно имеет переменную величину, зависящую от высоты местности над уровнем моря, географической широты и метеорологических условий.

Избыточное давление

определяется разностью между абсолютным давлением (ра) и атмосферным давлением (рв):

Вакуум (разрежение)

– это такое состояние газа, при котором его давление меньше атмосферного. Количественно вакуумметрическое давление определяется разностью между атмосферным давлением и абсолютным давлением внутри вакуумной системы:

Читать также: Сверчок ножницы высечные на дрель

При измерении давления в движущихся средах под понятием давления понимают статическое и динамическое давление.

Статическое давление (рст)

– это давление, зависящее от запаса потенциальной энергии газовой или жидкостной среды; определяется статическим напором. Оно может быть избыточным или вакуумметрическим, в частном случае может быть равно атмосферному.

Динамическое давление (рд)

– это давление, обусловленное скоростью движения потока газа или жидкости.

Полное давление (рп)

движущейся среды слагается из статического (рст) и динамического (рд) давлений:

Методы измерения давления

Широкое использование давления, его перепада и разрежения в технологических процессах вызывает необходимость применять разнообразные методы и средства измерения и контроля давления.

Методы измерения давления основаны на сравнении сил измеряемого давления с силами:

давления столба жидкости (ртути, воды) соответствующей высоты;

развиваемыми при деформации упругих элементов (пружин, мембран, манометрических коробок, сильфонов и манометрических трубок);

упругими силами, возникающими при деформации некоторых материалов и вызывающими электрические эффекты.

Классификация приборов измерения давления

Классификация по принципу действия

В соответствии с указанными методами, приборы измерения давления можно разделить, по принципу действия на:

Наибольшее распространение в промышленности получили деформационные средства измерения. Остальные, в большинстве своем, нашли применение в лабораторных условиях в качестве образцовых или исследовательских.

Классификация в зависимости от измеряемой величины

В зависимости от измеряемой величины средства измерения давления подразделяются на:

манометры – для измерения избыточного давления (давления выше атмосферного);

микроманометры (напоромеры) – для измерения малых избыточных давлений (до 40 кПа);

барометры – для измерения атмосферного давления;

микровакуумметры (тягомеры) – для измерения малых разряжений (до -40 кПа);

вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления;

мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;

напоротягомеры – для измерения избыточного (до 40 кПа) и вакуумметрического давления (до -40 кПа);

манометры абсолютного давления – для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля;

Читать также: Вакуумметр для измерения давления

дифференциальные манометры – для измерения разности (перепада) давлений.

ПРОВЕРИЛ:________________

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение назначения, устройства, принцип действия и тарировки приборов дня измерения давления (абсолютного, манометрического вакуумметрического).

Приборы для измерения давлений

Приборы для измерения давлений классифицируют по различным признакам. По характеру измеряемого давления приборы разделяют на следующие классы:

1) барометры

– приборы для измерения атмосферного давления:

2) манометры

– приборы для измерения избыточного давления;

3) вакуумметры

– приборы для измерения вакуума;

4) мановакуумметры

– приборы для измерения, как избыточного давления, так и вакуума;

5) манометры абсолютного давления

– приборы для измерения абсолютного (полного) давления;

6) дифференциальные манометры

– приборы для измерения разности давлении.

По принципу действий приборы различают:

Простейшим прибором для измерения избыточного давления является пьезометр (рис.1, а). Он представляет собой вертикально установленную прозрачную стеклянную или ПВХ трубку с открытым верхним концом

Измерения по пьезометру проводят в единицах длины, поэтому иногда давления выражают в единицах высоты столба определенной жидкости. Пьезометр высотой 1,5. 2м позволяет измерить давление до 0,15. 0,20 атм.

Основным достоинством пьезометра является простота устройства и точность измерения. Основным недостатком пьезометра является малый диапазон измеряемых давлений. При больших давлениях пьезометр становится слишком громоздким. К недостаткам пьезометра также можно отнести хрупкость.

Избыточное давление в жидкостях или газах измеряется манометрами

. Это весьма обширный набор измерительных приборов различной конструкции и различного исполнения

На рисунке 1,б показана схема действия поршневого манометра. При увеличении давления в сосуде жидкость или газ по закону Паскаля передаёт это давление на нижнюю поверхность поршня, заставляя его тем самым подниматься или опускаться. Поршень связан через систему рычагов с указательной стрелкой.

Рис.1 Приборы для измерения избыточного давления

а) пьезометр, б) поршневой манометр, в) жидкостный манометр, г) мембранный манометр, д) сильфонный манометр

Другой тип манометра – это открытый (жидкостный) манометр (рис.1, в). Он состоит из U-образной трубки, наполненной ртутью или другой жидкостью. Работа основана на законе сообщающихся сосудов и на уравновешивании измеряемого давления газа давлением столба жидкости (ртути, воды и т. д.). В один конец трубки подается давление. Жидкость в другой трубке поднимается до тех пор, пока измеряемое давление не будет в точности равно давлению, вызываемому разностью уровней жидкости в двух коленах трубки. Зная эту разность высот можно рассчитать давление.

Недостатком такого манометра является то, что величина давления зависит от ускорения свободного падения в данном месте. Не всегда такой манометр градуируется в паскалях, часто бывает удобным измерять давление в единицах высоты столба данной жидкости – в миллиметрах ртутного столба, водяного столба (1 мм вод. ст. – 9,8 Па; 1 мм рт. ст. = 133,3 Па)

Одним из простых приборов для измерения повышенных и высоких давлений является трубчатый манометр или манометр Бурдона Главная составная часть его – изогнутая по дуге латунная труба 1 овального сечения (рис. 2).

Читать также: Приспособления для сварки металлоконструкций

Жидкость или газ, производя давление изнутри трубки, выпрямляет ее.

Жидкость или газ подается в штуцер 3, соединенный с трубкой 1. Трубка, распрямляясь, приводит в движение систему зубчатых колес и рычагов 2, которые поворачивают стрелку 4; чем больше давление, тем на больший угол повернется стрелка. Угол поворота стрелки пропорционален измеряемому давлению. Шкала, нанесенная на циферблате, градуирована в единицах давления. Обычно манометр калибруется в МПа. Такие манометры применяются при измерении давления воздуха, пара, газов и жидкостей. Манометры для измерения давления в шинах автомобиля часто бывают типа манометра Бурдона.

Таким образом, это деформационный манометр.

К деформационным относятся также мембранные и сильфонные манометры (рис. 1, г, д)

Главной частью мембранного манометра является гибкая круглая плоская пластина способная получить прогиб под действием давления.

Сильфонный манометр (сильфон) представляют собой тонкостенную цилиндрическую оболочку с поперечными гофрами, способную получать значительное перемещении под действием давления. Для увеличения жесткости внутрь сильфона часто помещают пружину. Сильфоны изготавливают из бронзы, углеродистой стали, алюминиевых сплавов. Серийно производят бесшовные и сварные сильфоны диаметром от 8-10 до 80-100 мм. Сильфоны более чувствительны, чем мембранные манометры и имеют больший диапазон измерений.

Основными достоинствами приборов являются большой диапазон измеряемых давлений, простота устройства и применения, портативность и универсальность.

Основным недостатком приборов является непостоянство их показаний, вследствие постепенных изменений упругих свойств пружинящего элемента, возникновения остаточной деформации, износа передаточного механизма. Поэтому такие приборы необходимо периодически проверять.

Манометры позволяют определять давление лишь с определенной точностью, класс точности манометров определяется величиной k, выражающей максимальную допустимую погрешность величины , соответствующей предельному показанию шкалы прибора

Номинальный ряд классов, точности манометров: 0,005; 0,02; 0,05; 0,1; 0.2; 0,35; 1; 2; 2,5; 4,0; 6,0.

Манометры и вакуумметры, пружинные образцовые служат для контроля манометров общего назначения и для проведения особо точных замеров. Для контроля образцовых манометров используются грузопоршневые манометры.

Манометры класса 0,05 предназначены для проверки образцовых пружинных и других манометров точных измерения, манометры класса 0,2 – для проверки технических манометров общего назначения.

Рис.2 Механический манометр трубчатого типа

Стенд для тарировки включает:

Рис.3 Экспериментальная установка

Показания образцового манометра	Показания проверяемого манометра,
Давление,	При прямом ходе	погрешность	При обратном ходе	погрешность

ВЫВОДЫ

1. Сделать заключение о годности проверяемого прибора в эксплуатации.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения:
Студент – человек, постоянно откладывающий неизбежность.
10178 – | 7215 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock! и обновите страницу (F5)

Каким должно быть давление газа в трубах

На разных участках газопровода поддерживается разный напор. Нормы следующие.

• Магистральный газ – в магистралях 1 класса поддерживается от 2,5 до 11,8 МПа, в трубопроводе 2 класса – от 1 до 2,5 МПа.
• Автономная система – давление газа в газопроводе частного дома должно находиться в диапазоне от 3 до 6 бар. Манометр устанавливается на газгольдере и оценивает уровень подачи. Если показатель падает ниже 1,5 бара, необходимо вызывать газовоз для заправки горючим. После редуктора нередко устанавливают еще один анализатор. Стандартный показатель в этой точке – 37–39 мбар. Внимание нужно обращать на постоянность цифры. Манометр на цокольном входе – третья контрольная точка системы, должен показывать то же значение, что и прибор возле редуктора – 37–38 мбар.
• В квартире и частном доме – стандартным выступает показатель в 0,3–0,6 МПа. В последнее время к зданиям порой подводят сети среднего давления – от 0,6 до 1,2 МПа. Связано это с повсеместной установкой газовых котлов для отопления.

Манометр позволяет контролировать напор во внутридомовой сети и вовремя принимать меры при поломке оборудования или утечке.

Тонометры для измерения давления: рейтинг-2021 по версии ФАН

Тонометр — вещь в доме нужная, и с этим вряд ли можно поспорить. Многие ошибочно полагают, что этот прибор необходим только пожилым людям, но это не так, ведь приступы плохого самочувствия на фоне повышенного или, наоборот, пониженного артериального давления случаются и у молодых людей. Да и в целом, знать свои показатели будет отнюдь не лишним и для тех, кто считает себя вполне здоровым человеком.

По статистике, сердечно-сосудистые заболевания занимают лидирующие позиции среди причин смерти пациентов различного возраста. Как известно, предупрежден — значит вооружен, поэтому медики настоятельно рекомендуют контролировать свое давление и пульс. Лучший помощник в этом деле — тонометр. Во многих домах до сих пор хранятся устаревшие механические модели, которые, справедливости ради, дают достаточно точные показания, но при этом не слишком удобны в использовании и требуют определенной сноровки.

На рынке представлен большой ассортимент современных автоматических устройств с целым набором дополнительных функций. Журналист ФАН решил разобраться, как правильно выбрать самый точный и надежный тонометр для домашнего использования.

Какие бывают разновидности тонометров

Не все знают, но первые тонометры были ртутными и немного напоминали термометры. Прибор носил сложное название «ртутный сфигмоманометр Рива-Роччи» по имени итальянского ученого, ставшего его создателем, и весьма неплохо справлялся со своими обязанностями, но был сложным в использовании и к тому же опасным — стеклянную колбочку со ртутью было легко повредить.

Конечно, сейчас таким сложным и небезопасным приспособлением никто не пользуется, на смену ему пришли куда более удобные и не менее точные аппараты.

На сегодняшний день существует три основные разновидности тонометров. Остановимся на подробнее на каждой из них.

Механические

Классический вариант, имевшийся практически в каждом доме. Медики ценят его за высокую точность показаний, но предупреждают, что таким прибором нужно уметь пользоваться, иначе полученная информация будет неточной.

Аускультативный метод измерения был изобретен еще в начале XX века русским ученым, врачом-хирургом Николаем Коротковым. До прослушивания при помощи стетоскопом доктора использовали пальпацию.

Принцип работы механического тонометра состоит в следующем: на руку пациента в районе предплечья надевается специальная манжета, которая фиксируется при помощи липучки. Специальная помпа нагнетает воздух в манжете до такой степени, чтобы артерия оказалась полностью пережатой. Врач определяет прекращение тока крови по отсутствию соответствующих звуков через стетоскоп. Затем для наибольшей точности давление повышают еще немного, а затем очень постепенно выпускают воздух. В момент, когда появляются первые шумы, манометр фиксирует показатель систолического (или верхнего) давления. Кровоток постепенно восстанавливается, и измеряющий слышит так называемые тоны Короткова. С полным открытием артерии шумы пропадают, а цифры на манометре показывают диастолическое (нижнее) давление.

Несмотря на то, что данный тип приборов по-прежнему довольно часто используют в медицинских учреждениях, он имеет ряд существенных недостатков:

— метод требует от измеряющего некоторой подготовки;

— самостоятельное нагнетание воздуха с помощью помпы повышает показатели на 10-15 мм рт. ст.;

— пожилые люди в силу физиологического снижения слуха и зрения могут неправильно увидеть цифры на манометре или услышать тоны в стетоскопе;

— неправильная техника нагнетания и стравливания воздуха может искажать результаты;

— прибор нужно регулярно калибровать.

Автоматические

Значительно более удобное приспособление, с управлением которым справится даже ребенок. За человека в данном случае всю работу сделает техника. От пациента понадобится лишь правильно надеть манжету и нажать кнопку, чтобы начать измерения.

Прибор фиксирует колебания давления воздуха в манжете, создаваемые кровотоком на пережатой артерии. Умный аппарат регистрирует их и выдает на монитор в цифровом выражении. Такая методика носит название осциллометрической.

Такие приборы умеют определять не только давление, но и частоту сердечных сокращений, а также улавливает наличие аритмии. Кроме того, полученная информация сохраняется в памяти устройства и может быть перенесена на компьютер.

Полуавтоматические

Как и более продвинутый аналог работают за счет осциллометрического метода, но здесь все же придется поработать руками — воздух нагнетается с помощью помпы, а вот стравливается под воздействием автоматики.

Как правильно выбрать тонометр

Чтобы выяснить какой тонометр лучше купить для домашнего использования, необходимо определиться на какие критерии нужно обращать внимание в первую очередь, а без чего можно легко обойтись без ущерба для качества.

Тип устройства

Как мы уже выяснили ранее, для домашнего использования простому обывателю, не обладающему необходимыми навыками измерения давления механическим тонометром, лучше остановить свой выбор на автоматических моделях.

Автоматические тонометры, в свою очередь, делятся на всем привычные плечевые и чуть менее распространенные запястные в зависимости от того, на каком участке руки производятся измерения. Принцип действия у них одинаков.

Специалисты утверждают, что запястные аппараты так же точны как их плечевые «собратья», кроме того, они отличаются компактными размерами и небольшим весом, что удобно, если есть необходимость брать прибор в дорогу.

Использовать его нужно следующим образом: крепим манжету на запястье левой руки, подносим к области сердца и нажимаем кнопку «Пуск». Время измерения, как правило, составляет около 30 секунд.

Мнения по поводу удобства применения автоматических тонометров на запястье для пожилых людей расходятся. К плюсам такого типа устройств относят:

— удобный дисплей с крупными цифрами, которые хорошо видны даже человеку с плохим зрением;

— небольшой вес и компактность;

— манжету удобно надевать и снимать без посторонней помощи;

— подходит людям, имеющим проблемы с ограничением двигательной активности.

При всех положительных сторонах свои минусы тоже имеются:

— не подходят на полную руку;

— различные возрастные деформации суставов могут мешать правильному наложению манжеты;

— травмы в области лучезапястного сустава являются противопоказанием для использования такого типа приборов для измерения давления;

— сосуды на запястьях более тонкие, нежели в области предплечья, и быстрее изнашиваются, что может влиять на точность показаний.

Таким образом, молодые люди могут выбирать для себя любой тип аппаратов, а вот для пожилых родственников лучше все же приобрести классический вариант на предплечье, поскольку он является более универсальным.

Особенности конституции пользователя

От полноты руки напрямую зависит то, какому прибору отдать предпочтение. Стандартный размер манжеты — от 22 до 35 см, однако встречаются варианты, где размер рукава составляет 48–56 см, такие подходят для людей с избыточной массой тела и страдающих отеками. Тонометры на запястье в таком случае и вовсе не подойдут.

Наличие встроенной памяти

Устройство, запоминающее результаты, а также дату и время последних измерений позволяют следить за своим давлением в динамике. Если планируете использовать тонометр всей семьей, ищите аппарат, способный запоминать показания разных пользователей.

Другие полезные функции

Если вы или ваши родственники страдают аритмией или другими сердечно-сосудистыми заболеваниями, возможно, имеет смысл задуматься о покупке более «навороченного» экземпляра с функцией диагностики аритмии, автоматическим расчетом средних показателей и другими интеллектуальными способностями, учитывающими в процессе измерения состояние здоровья владельца.

Имеет ли смысл переплачивать за такие особенности как, например, наличие цветовой шкалы ВОЗ, моментально показывающей отклонения от нормы, или включение режима экономии энергии — решать вам.

Тип питания

Основная масса автоматических тонометров, представленных на рынке, работает от батареек или на аккумуляторах. Возможность подзаряжать прибор от сети избавит от дополнительных трат на частую замену элементов питания, неизбежно возникающую при частом использовании.

Как правильно мерить артериальное давление

Помимо качества самого тонометра, на правильность измерений влияют и некоторые другие факторы. Для получения наиболее точных результатов старайтесь соблюдать следующие правила:

Измеряйте давление в состоянии покоя, а не после физических нагрузок или пережитого стресса. Непосредственно перед манипуляцией посидите несколько минут спокойно и постарайтесь полностью расслабиться.

Мобильный телефон следует убрать подальше.

Проводите манипуляцию в положении сидя, максимум — лежа, если человек не может сидеть в силу плохого самочувствия.

Избегайте употребления напитков, содержащих кофеин, как минимум за час до процедуры.

Предварительно опорожните мочевой пузырь.

Примите максимально удобную и расслабленную позу, манжета не должна сдавливать руку или, наоборот, свободно болтаться. При этом желательно не сутулиться и не разговаривать.

После приема пищи должно пройти около 1,5 часа.

Не курите! Лучше бы вообще, но хотя бы за час до процедуры — точно.

Зона измерения должна находиться на уровне сердца. При использовании плечевого тонометра левая рука в спокойном состоянии лежит на столе, запястного — согнута в локте и поддерживается правой рукой.

Ноги должны стоять на полу ровно. Не скрещивайте их и не сидите нога на ногу.

Единицы измерения давления и разряжения. Приборы для измерения давления.

Давление. Единицы измерения давления и виды давлений.

Давлением называется величина, выражающая отношение силы приложенной к единице площади. В соответствии с международной системой СИ за единицу измерения давления принят Паскаль — (Ра), который равен давлению, создаваемому силой в один ньютон (N), на площадь 1 м 2 .

Р=F/S. 1Па= 1Н/ м 2 . 1 МПа=1000 кПа=1 000 000 Па.

К внесистемным единицам измерения давления относят: кгс/см 2 , кгс/м 2 , мм рт. ст., мм вд. ст. В нашей газовой отрасли в основном применяют следующие единицы измерения давления: Па и кгс/см. кв. (техническая атмосфера) и мм.вод.ст.

Поэтому необходимо знать соотношения между этими величинами.

1 кгс/см 2 = 98066,5 Ра @ 100 kPa@ 0,1 MPa;

1мм ртутного столба = 133,32 Па;

1мм вод. ст. = 10 Па;

1 кгс/ см2 = 98066,5 Па ≈ 100 кПа;

Различаются следующие виды давления:

· абсолютное (P_А), полное давление, под которым находится вещество, за начало принимают абсолютный ноль давления:

Абсолютный ноль может существовать либо в замкнутом объеме, из которого удалены все молекулы, либо при полном прекращении движений молекул, т.е. при Т= 0 К.

· атмосферное или барометрическое (P_Б), — давление окружающего воздуха

· избыточное давление (P), — разность между абсолютным давлением и барометрическим:

· разрежение (P_Р) — разность между барометрическим и абсолютным давлением (остаточное давление):

P_Р = P_Б — P_А , (при определенных значениях — вакуум).

Вакуум — глубокое разрежение — менее 66650 Па.

Приборы для измерения давления классифицируются по следующим признакам.

По роду измеряемой величины:

· для измерения атмосферного давления — барометры;

· для измерения избыточного давления — манометры, микроманометры, напоромеры;

· для измерения разряжения и вакуума — вакуумметры, тягомеры;

· для измерения избыточного давления и разряжения — тягонапоромер;

· для измерения разности 2-х давлений — дифференциальные манометры.

По принципу действия:

· жидкостные манометры (U — образные, колокольные, компрессионные и др.);

· деформационные манометры (мембранные, сильфонные, трубчато-пружинные, с вялой мембраной);

· унифицированные датчики давления;

Жидкостные манометры.

Принцип действия жидкостных манометров основан на том, что измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости.

U-образный манометр состоит из U-образной стеклянной трубки, заполненной жидкостью, прямолинейной миллиметровой шкалы. Шкала чаще всего бывает двусторонней с нулевой отметкой по середине, поэтому необходимо считать 1 мм шкалы равным 2 мм вд. ст. К одному концу трубки по гибкой резиновой или пластмассовой трубке подводится давление измеряемой среды. Под действием этого давления вода в одном колене трубки понижается, а в другом – повышается.

При частых изменениях давления измеряемой среды уровень жидкости в трубках колеблется, в связи с чем трудно производить точный отсчет в обеих трубках одновременно. В этом случае более удобен однотрубный (чашечный) манометр. Он состоит из сосуда (чаши), сечение которого во много раз больше сечения трубки. При изменении давления уровень жидкости в трубке малого сечения поднимается на большую величину, в то время как в чаше большего сечения опускается незначительно. Поэтому показания прибора можно отсчитывать только по изменению уровня жидкости в трубке малого сечения, пренебрегая изменением уровня в чаше.

При отсчете показаний стеклянных жидкостных манометров невооруженным глазом для исключения явления параллакса необходимо следить за тем, чтобы глаз наблюдателя находился строго на уровне мениска столбика.

Жидкостные манометры ремонту не подвергаются. Для поддержания их в технически исправном состоянии осуществляют следующие мероприятия при техническом обслуживании:

· выявляют отсутствие разрывов столбика жидкости в манометрических трубках и следов испарения манометрической жидкости и в случае обнаружения устраняют;

· у манометров со вложенной шкалой проверяют смещение нуля шкалы относительно горизонтали (уровень в сообщающихся сосудах).

При выходе из строя трубок, подводящих давление к манометру, их заменяют новыми.

Грузопоршневые манометры.

Грузопоршневые манометры (ГМП)– образцовые приборы, которые могут создать и измерять высокое давление (до 250 Мпа) при помощи поршня с грузами, воздействующими на замкнутый объём жидкости.

В этих приборах измеряемое давление определяется по величине нагрузки, воздействующей на поршень определенной площади. Грузопоршневые манометры имеют высокую точность (0,02; 0,05; 0,2) и широкий диапазон измерения (0,1- 250 МПа). Обычно их применяют для градуировки и поверки манометров.

Поршень ГПМ и внутренняя поверхность колонки пришлифовываются, в результате чего между ними образуется незначительный (3-5 мкм) кольцевой зазор, который препятствует поступлению масла наружу и способствует движению поршня с малым трением.

Давление масла при равновесном состоянии системы уравновешивается грузами и весом поршня с учетом рабочей площади поршня.

Достоинства ГПМ: — эти приборы обладают высокой чувствительностью и точностью, поэтому предназначены для градуировки и поверки различных видов деформационных манометров.

Недостатки ГПМ: — влияние на их чувствительность трения поршня в цилиндрической колонке. В связи с этим при применении ГПМ необходимо строго соблюдать вертикальность расположения прибора и проворачивать поршень вокруг оси от руки (90 об/мин).

Класс точности ГПМ 0,02 — 0,35.

Деформационные манометры.

Для измерения давления, разряжения и разности давлений в промышленных условиях наибольшее распространение получили деформационные манометры. Они охватывают диапазоны измерений от 0 -160 Ра до 0 -1000 MPa. Диапазон измерения манометров, вакуумметров и мановакуумметров определяется рядом 1; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0 и 10n, где n — целое положительное или отрицательное число. Чувствительными элементами этих приборов могут быть:

· серповидная трубчатая пружина (трубка Бурдона), или многовитковая трубчатая пружина (геликс);

Мембранные манометры.

Упругие чувствительные элементы мембранных манометров мембраны и мембранные коробки.

Мембраны изготовляют из прорезиненной ткани, синтетических материалов, нержавеющей стали, фосфористой бронзы.

Мембраны представляют собой гибкую тонкую, обычно гофрированную пластину. Для увеличения рабочего тягового усилия мембраны в ее центральной части устанавливают металлический диск, называемый жестким центром.

Принцип работы: Измеряемое давление через штуцер воздействует на мембрану, которая деформируется и через передаточный механизм приводит в движение стрелку.

Мембранные манометры, как правило, бывают показывающими и имеют предел измерения 0.02 – 3 Мпа.

Класс точности 2.5.

Мембранные коробки состоят из двух мембран , которые спаяны или сварены по наружному контуру. Под действием измеряемого давления, подводимого к мембранной коробке, прогибаются обе мембраны. Результирующие перемещение центра верхней мембраны относительно нижней равно сумме прогибов обеих мембран.

Мембранные коробки применяют в мембранных напоромерах, тягомерах, тягонапоромерах.

Датчики – реле давления имеют плоские вялые мембраны. Эти приборы выпускаются с двух- и трехпозиционными контактными устройствами.

Сильфонные манометры

Сильфонные манометры используют для измерения небольших давлений и разряжений в качестве показывающих и самопищущих приборов.

Чувствительным элементом в них является сильфон, который представляет собой гофрированную тонкостенную металлическую трубку, изготовленную из высокопрочного сплава (латунь, нержавеющая сталь т т.д.).

Сильфон используется в качестве упругого чувствительного элемента, преобразующего измеряемое давление в перемещение или тяговое усилие.

В сильфонном манометре один конец сильфона закреплен на жестком неподвижном основании, другой – герметически закрыт. Давление подводят внутрь сильфона через основание, при этом длина сильфона увеличивается, вследствие чего стрелка прибора через систему рычагов движется по шкале. Для увеличения жесткости внутри сильфона может устанавливаться пружина.

Пределы измерений — до 2,5 МПа.

Эти приборы имеют класс точности 1 и 1.5.

Пружинные манометры

Чувствительным элементом в пружинных манометрах служат трубчатые одновитковые и многовитковые пружины. Чувствительный элемент связан механически с измерительным устройством и вместе находятся в общем корпусе.

Пружина представляет собой стальную или латунную полую трубку, согнутую по окружности. Один конец пружины впаян в основание прибора. На этом основании смонтирован механизм передачи со стрелкой. Свободный конец пружины соединен через поводок (тягу) с зубчатым сектором, находящимся в зацеплении с трибкой (шестерней). На оси шестерни закреплена стрелка.

Общий принцип действия пружинных манометров состоит в том, что под действием измеряемого давления чувствительный элемент деформируется и посредством передаточного механизма деформация преобразуется в круговое движение стрелки вдоль шкалы. При этом перемещение стрелки будет пропорционально деформации чувствительного элемента, а следовательно, и измеряемому давлению.

Манометры в свою очередь подразделяются на образцовые, контрольные и технические. Основное различие между ними – качество материала из которого изготовлена трубчатая пружина, диаметр корпуса, пределы шкалы, отделка деталей прибора в целом.

1. Образцовые манометры ( типа МО) применяют для поверки и калибровке рабочих манометров, а также для точных измерений в лабораторных условиях. Dкор=160 и 250 мм, предельные значения измерения давления 0.1-60 МПа. Шкалы разбиты на 100, 250 делений . Класс точности 0.16, 0.25.

2. Контрольные манометры Dкор=160 мм, Класс точности 0.4, 0.6.

3. Технические манометры Dкор= 60-250 мм, Класс точности 0.6, 1, 1.5, 2.5 и 4.

Дифференциальные манометры

Дифференциальные манометры это приборы, предназначенные для измерения разности давлений (перепада на сужающем устройстве, на пылеуловителях и т.д.).

Классификация по принципу действия: жидкостные и деформационные

· к жидкостным относятся дифманометры с видимым мениском — поплавковые, колокольные и кольцевые (типа ДП-730);

· к деформационным — сильфонные (типа ДСС-712) и мембранные (типа