Манометр из чего состоит: Манометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Содержание

Тонометр. Виды и устройство. Как пользоваться и работа.Особенности

Тонометр – это медицинский аппарат, предназначенный для измерения артериального давления. Его применение позволяет оценить физическое состояние человека, а также диагностировать отклонения в работе организма. Прибор широко используется в медицине, поскольку показатель артериального давления обязательный при прохождении медкомиссии и практически любого медицинского исследования состояния здоровья. Использование тонометра позволяет определить отклонение давления от принятой нормы 120 на 80 мм. рт.ст. в большую или меньшую сторону. Это дает возможность подобрать правильный лекарственный препарат, который нужно употребить, чтобы улучшить самочувствие.

Разновидности тонометров

Данное оборудование не только используется профессиональными врачами и медсестрами в больницах, но и может применяться в домашних условиях. Такой аппарат обязательно должен быть в каждой семье, в которой есть люди старше 50 лет. Именно в этом возрасте обостряются проблемы с артериальным давлением, которые нужно решать с использованием поддерживающих медикаментов.

Производством данного оборудования занимаются десятки производителей заслуживающих доверия, ассортимент которых отличается между собой по цене, принципу работы и конструктивным особенностям. В связи с этим возникает вполне закономерный вопрос – какой тонометр лучше.

Если рассматривать типы оборудования по конструктивным особенностям, то оно бывает:
  • Механическим.
  • Электронным.

Механические тонометры подразумевают что все процессы необходимые для измерения артериального давления будут проводиться вручную. У электронных устройств имеются вспомогательные механизмы, которые работают на батарейках или аккумуляторе. Они позволяют ускорить процесс измерения и повысить удобство использования аппарата.

Механический тонометр

Механические тонометры являются самыми старыми устройствами, которые несмотря на почтенный возраст и наличие более современных электронных устройств по-прежнему пользуются популярностью.

Главное достоинство механического оборудования – это его точность. Это практический безотказный аппарат, который подразумевает множество циклов использования. Именно такие тонометры можно встретить в медицинских учреждениях при прохождении медкомиссии.

Механическое устройство состоит из следующих элементов:
  1. Манжеты.
  2. Груши.
  3. Гибких трубок.
  4. Манометра.
  5. Стетоскопа.

Как использовать механические тонометры

Чтобы воспользоваться механическим тонометром необязательно иметь ассистента. Данное устройство позволяет измерить давление у самого себя, хотя для того нужны определенные навыки. Для начала нужно взять манжету и расположить ее на бицепсе. После этого манжета затягивается плотно и фиксируется с помощью имеющейся на ее поверхности липучки. Далее под нее на локтевой изгиб поближе к артерии подставляется акустическая головка стетоскопа. После этого нужно вставить оливы стетоскопа в уши.

Одной рукой нужно сжимать и выпускать грушу, чтобы закачать воздух в манжету. По мере заполнения она будет сдавливать руку, перекрывая доступ крови к конечности. Нужно закачать давление хотя бы на 30 пунктов выше, чем верхняя норма (120 мм рт. ст.). В тех случаях, когда давление всегда повышено, нужно качать еще больше, вплоть до максимального показателя, отображающегося на манометре.

Как только давление в манжете создано, нужно слегка приоткрыть спускной клапан, который находится на груше. Он начнет выпускать воздух, в результате чего снизиться сжимающая сила манжета. Благодаря этому в находящуюся без свежей крови часть конечности начнет проникать пульс. Как только в стетоскопе удастся услышать удар сердца, нужно запомнить показатель давление на манометре. У отдохнувшего здорового человека в этот момент манометр показывает 120 единиц. После этого пульсирующие удары будут слышаться постоянно, поскольку кровь хотя и с осложнениями, но все равно будет двигаться по артерии.

В это время нужно продолжать следить за манометром до тех пор, когда не прозвучит последний слышимый удар.

Нужно будет запомнить положение стрелки манометра на шкале в момент последней слышимой пульсации. Это и будет нижнее давление. У здоровых людей оно составляет 80 единиц. Таким образом, после измерения должны получиться результаты 120 на 80 или другие показатели, что зависит от физического состояния здоровья человека. Отклонения могут проявляться как на обоих показателях давления, так и в каждую из них по отдельности.

Преимущества и недостатки механических тонометров
К безусловным преимуществам, которыми обладает механический тонометр можно отнести:
  • Низкая цена.
  • Высокая точность.
  • Безотказность.
  • Отсутствие необходимости в источнике питания.
  • Большой ресурс службы.

При этом нужно отметить и недостатки, которые присущи такому оборудованию. В первую очередь нужно сказать, что для его использования необходимы определенные навыки. Впервые взяв в руки такой прибор возникает ряд затруднений. В первую очередь сложно понять, что именно нужно слушать, чтобы точно определить давление.

Отсутствие навыков концентрации внимания приводит к тому, что показатели снимаются с опозданием, что приводит к получению неправильных результатов. Также явным недостатком таких устройств является то, что они могут использоваться исключительно в тихих местах. Если вокруг шумно, то услышать в стетоскоп когда именно прозвучал удар пульса невозможно.

Электронные

Электронные тонометры существенно превосходят по уровню удобства механические. При этом нужно отметить и некоторые их недостатки. В первую очередь, эти устройства нуждаются в источнике питания. Если батарейка разряжается, то прибор начинает фиксировать показатели с большой погрешностью, что недопустимо, если человек будет пить медикаменты. Правильное определение давления позволяет рассчитать оптимальную концентрацию препарата.

Электронные тонометры бывают:
  • Полуавтоматические.
  • Автоматические.
Полуавтоматические

Полуавтоматические тонометры весьма распространены, поскольку хотя и используют батарейки, но потребляют мало энергии, поэтому способны прослужить несколько месяцев, даже при частом применении, без необходимости смены источника питания. Использование такого прибора подразумевает более легкую процедуру измерения. Сам тонометр представляет собой манжету, которая прикрепляется к небольшому корпусу прибора с электронной начинкой. Для заполнения манжеты воздухом используется обычная груша, как и у механических моделей.

Чтобы воспользоваться таким тонометром необходимо зафиксировать его манжету на бицепсе, после чего закачать в нее воздух с помощью груши. После этого маленький клапан на груше приоткрывается, и она начинает стравливать воздух. Электронная часть устройства оснащается датчиками, которые сами фиксируют начало и окончание пульса. Это позволяет отказаться от применения стетоскопа. Такое устройство по надежности уступает механическому, но превосходит автоматическое оборудование. С его помощью можно с легкостью мерить давление самому себе. Также тонометры полуавтоматического типа позволяют измерять давление даже при проблемах со слухом, когда не получается услышать пульс сквозь стетоскоп.

Автоматические

Автоматический тонометр самый простой в применении.

Он не оснащается грушей и стетоскопом. Прибор представляет собой небольшую манжету, на одной стороне которой зафиксирована электронная часть прибора. Внутри устройства имеется собственный компрессор, который накачивает воздух в манжету, и система датчиков. Все что нужно чтобы измерить давление, это зафиксировать манжету на руке и нажать на кнопку. Прибор автоматически закачает воздух и спустить его, фиксируя верхнее и нижнее давление. После этого показатели будут выведены на экран, вместе с частотой пульса.

Распространенной проблемой автоматических тонометров является то, что они быстро истощают батарейки. По мере снижения заряда приборы начинают работать с погрешностью. У ассортимента низкого ценового сегмента, нередки случаи, когда по мере использования прибор начинает выдавать показатели давления с погрешностью, даже на свежей батарейке, хотя перед этим все было предельно точно. В связи с этим стоит избегать дешевых тонометров, и при желании выбрать действительно хороший аппарат.

Существуют автоматические тонометры, работающие на аккумуляторе, которые можно подзаряжать. Их достоинством является предельная точность независимо от заряда батареи. Это достигается путем подключения к тонометру зарядного кабеля и его включения в розетку. В этом случае тонометр использует электрический ток от зарядного устройства, что дает ему достаточный объем энергии для точной работы.

Где лучше фиксировать манжету

Стоит отметить, что фиксировать манжету на бицепсе не всегда удобно, особенно в холодное время года, когда имеется одежда с длинным рукавом. Измерять давление через рукава нельзя, поскольку это нарушает точность. Манжета и акустическая головка стетоскопа должны контактировать с кожей напрямую. В связи с этим многие производители автоматического оборудования предлагают модели устройств, манжеты которых можно одевать на запястье.

Зачастую это отличная альтернатива, но бывают исключения, когда не стоит отдавать предпочтение таким приборам. В том случае, если имеется атеросклероз, то тонометр на запястье будет давать показатели с погрешностью. Это связано с тем, что увеличение жесткости сосудов приводит к некорректному отображению реального давления к слышимым ударам, которые фиксируются для отображения давления. Если требуется гарантированная точность, лучше чтобы манжета одевалась на бицепс.

Похожие темы:

технические характеристики. Манометры давления воды и других жидкостей

Манометры — это специальные приборы, которые занимаются измерением давления. На сегодняшний день существует большое их количество. Различают манометры низкого, а также высокого давления. Модели с температурной шкалой классифицируются как термометры. Используются эти устройства во многих областях. В первую очередь они предназначены для изучения различных природных процессов. Также они помогают в определении давления технических приборов. Каждая модель имеет свой класс точности.

Устройство деформационных манометров

В центре деформационный манометр избыточного давления имеет трубчатую пружину. Рядом располагаются силоны, которые с ней взаимодействуют. Также в приборе есть мембраны. Бывают они различных видов. Наиболее распространенными являются плоские, а также гофрированные мембраны. Для них в манометре предусмотрена специальная коробка. Чувствительность прибора зависит в данном случае от жесткости пружины. Корпус манометров может изготавливаться из разных материалов.

Из чего состоит механический манометр?

Устройство механических манометров довольно простое. Пружина в данном устройстве установлена одновитковая. Взаимодействует она с держателем, который располагается под ней. Также в манометре установлен поводок небольшого диаметра. Необходим он для закрепления зубчатого сектора. Крепится он к стрелке, которая показывает фактические показатели давления.

Отличие электроконтактных манометров

Внутри электроконтактные манометры давления воды имеют специальный поводок. Взаимодействует он со стрелкой прибора. В нижней и верхней части устройства располагаются электрические контакты. Когда давление высокое, то цепь находится в разомкнутом состоянии. Если показатель входит в рабочий диапазон манометра, то система сигнализации через стрелку показывает отклонение. Для позиционного регулирования в сети предусмотрено специальное реле.

Манометры сильфонного типа

Под корпусом сильфонного манометра скрывается блок. Над ним имеется кремний органической жидкости. Под блоком установлен рабочий сильфон, который соприкасается со стаканом. Находится он всегда в неподвижном состоянии. Дополнительно в манометре предусмотрен рычаг, который подсоединен к центральной оси. Резиновые кольца располагаются на гофре. Внутренний шток работает в устройстве при помощи вентилей. Бывают они двух типов (запорные и уравнительные).

Мембранные манометры

В центре мембранных манометров располагается очень сложная система рычагов. При этом в нижней части устройства предусмотрена ось. Соединяется она со стрелкой, которая показывает давление. В верхней части манометра имеется мембранная коробка. Дополнительно под штуцером находится корректор, который скрыт за профильной шкалой.

Приборы «ДМ2010»

Данные манометры давления технические характеристики имеют следующие: класс точности — 1.5, диапазон показаний находится в районе от 0 до 0,25 МПа, напряжение в цепи переменного тока составляет 27 А. Рабочая температура находится в пределах от -50 до +60 градусов. В среднем масса манометра составляет 0,8 кг. Показатель цепи постоянного тока колеблется в районе 110 А.

Характеристики манометров «МП50»

Используются данные электронные манометры для определения избыточно давления воды. Применять их можно только в некристализирующей среде. Диаметра данные устройства бывают различного. В основном они выпускаются с размерами от 50 до 160 мм. Класс точности для них предусмотрен 2,5. Пределы измерений составляют от 0,1 до 25 МПа. Исполнение у них стандартное со штуцером.

Выпускаются манометры давления воды исключительно из латуни с диаметром 1,5 мм. Измерительный элемент состоит из сплава меди. Пружины в данных манометрах используются двух видов (Бурдона и многовитковые). Циферблат этого устройства состоит из полистирола. Однако некоторые производители выпускают его из медного сплава. Как правило, шкала предусмотрена черного цвета, а стрелочка белая. Корпус прибора делается из стали. Стекло полимерное. Ободок данный манометр давления (электронный) имеет стальной, который покрашен в черный цвет.

Манометры «МП63»

Данные манометры давления технические характеристики имеют следующие: диаметр прибора — 50 мм, класс точности 1,5, а пределы измерений составляют от 0,1 до 40 МПа. Исполнение у него стандартное и предусматривает наличие штуцера. Как правило, установлен он радиального типа. Однако в некоторых случаях в устройстве находится осевой штуцер. Состоит он полностью из латуни. Пружина в манометре сделана из меди. В свою очередь циферблат состоит из алюминия. Окрашен он всегда только в черный цвет. Стрелочка имеется стандартная белая. Корпус манометра полностью стальной. При этом стекло устанавливается полимерное. Ободок в данном манометре сделан из пластмассы и окрашен в черный цвет.

Модели «МП2-УФ»

Предназначен данный манометр для измерения давления воды. Класс точности в нем предусмотрен 2,5. Степень защиты — серии «ИП40». Диаметр корпуса составляет 60 мм. Прослужить данный манометр может 10 лет. Масса его равна 0,15 кг. Корпус устройства состоит из стали. Использоваться он может при температуре от -50 до +60 градусов. Стекло в этой модели предусмотрено органическое.

Штуцер в манометре сделан из бронзы. Пружина установлена трубчатого вида. Трибко-секторный механизм выпускается из бронзы. В некоторых случаях используют латунь либо нержавеющую сталь. Циферблат имеется алюминиевый и окрашен он в белый цвет. Штуцер, как правило, устанавливают радиального типа. При этом в некоторых случаях он стоит без фланца. Центрально-осевой штуцер также может устанавливаться без него.

Манометры «МПВ3-УФ»

Данные манометры давления технические характеристики имеют следующие: резьба штуцера предусмотрена 1,5 мм, класс точности имеется 2, а степень защиты установлена серии «ИП40». Масса этого прибора составляет 0,5 кг. Прослужить способна данная модель приблизительно 10 лет. Диаметр корпуса составляет 100 мм. Использоваться данное устройство может при температуре в пределах от -50 до +50 градусов. Корпус устанавливается очень прочный и нагрузки выдерживает большие. Выпускается он полностью из стали.

Стекло устанавливается техническое. Штуцер в манометре делается из бронзы. Пружина в основном выпускается трубчатого вида. Состоит она также полностью из бронзы. Трибко-секторные механизмы бывают стальными или из латуни. Циферблаты изготавливаются из алюминиевого сплава. Окраска у них всегда белая. Штуцеры имеются только радиального типа. В некоторых случаях они выпускаются без заднего фланца.

Характеристики модели «ВП4-УФ»

Предназначена эта модель для измерения избыточного давления воздуха в пределе от 0 до 40 МПа. Класс точности — 1,5. При этом степень защиты предусмотрена стандартная «ИП40». Использоваться данные манометры давления воздуха могут при температуре окружающей среды от -50 до +60 градусов. Диаметр корпуса составляет целых 150 мм. В среднем срок службы манометра – 10 лет. Корпус у него делается из стали и является очень прочным.

Дополнительно следует отметить техническое стекло в приборе. Трубчатая пружина вместе со штуцером сделаны из бронзы. Циферблаты выпускаются только белого цвета. Изготавливаются они из алюминиевого сплава. Эксцентрично-осевые штуцеры всегда установлены без фланца.

Параметры манометра «ДВ2030»

Предназначена эта модель для измерения давления топлива в пределе от — 30 до 30 МПа. Резьба штуцера предусмотрена 1,5 мм. Использоваться манометр может при температуре -50 градусов. Класс точности составляет 2. Степень защиты — серии «ИП30». Корпус данного устройства в диаметре ровно 100 мм. Срок службы манометра составляет 8 лет. При этом его масса равна 0,6 кг.

Отдельно стоит упомянуть о прочном корпусе, который изготавливается из стали. Стекло производители делают органическим. Пружина имеется только трубчатого типа. Изготавливается она, также как и штуцеры, из бронзы. Циферблат имеется белый. Секторный механизм полностью состоит из бронзы. В некоторых случаях используют латунь и сталь. Контактные группы имеются стандартные. При этом данный манометр давления топлива оснащен магнитным поджатием. Штуцеры используются только радиального типа. Все они устанавливаются в устройстве без фланца.

Модель «ДМ2005»

Предназначены данные сигнализирующие манометры для измерения давления газа. При этом они оборудуются штуцерами присоединительного типа. Размер их ровно 10 мм. Класс точности устройства 1,5. Выпускаются манометры с диаметром корпуса 150 мм. Система защиты установлена серии «ИП30». Весят эти приборы по 0,9 кг. При этом прослужить они способны около 9 лет. В целом корпус у них довольно прочный.

Стекла имеются органического типа. Штуцер и пружина в устройстве сделаны из бронзы. Циферблат эти манометры давления газа имеют из алюминиевого сплава. Окрашен он в белый цвет. Радиальные штуцеры, как правило, фланцами не оборудованы. Однако есть модели и с ними. Контактная группа предусмотрена стандартная. При этом магнитное поджатие имеется.

В чем отличие «ДА2005»?

Резьба в данном манометре по умолчанию предусмотрена метрическая. Максимальное давление устройство может выдержать 30 МПа. Эксплуатироваться модель может даже при температуре – 60 градусов. Класс точности довольно высокий и составляет 1,5. Система защиты предусмотрена стандартная. Корпус выпускается с диаметром не более 150 мм.

Средний срок службы составляет 10 лет. Весит манометр целых 0,9 кг. Непосредственно корпус сделан из стали и небольших механических повреждений не боится. Штуцер в этой модели имеется радиального типа. Существуют приборы с фланцем и без него. Контактные группы устанавливаются только стандартные. Магнитное поджатие, как правило, имеется. Материал циферблата – алюминиевый сплав. Отдельно следует упомянуть о трибко-секторном механизме. Он в манометре состоит из бронзы. Стальные, а также аналоги из латуни встречаются редко. Стекло выпускается только органического типа.

Характеристики «ДА8010»

Данный манометр высокого давления выпускается со специальной шкалой. При этом предельные значения выдерживаются на уровне 10 МПа. Дополнительно следует отметить, что в приборе предусмотрен демпфер. Ободок в устройстве сделан стальным. Окрашен он, как правило, в черный цвет. Стекло устанавливается только техническое. Весь корпус манометра окрашен в черный цвет. Циферблат сделан из полистирола. Стрелочка белая, а шкала черная. В качестве измерительного элемента выступает пружина Бурдона. Состоит она полностью из латуни. В некоторых случаях манометры изготавливают с многовитковой пружиной. Штуцеры бывают в устройстве радиального, а также центрально-осевого типа. Все они изготавливаются из латуни. Класс точности у данного манометра — 1,5.

Манометр «ДМ2020»

Данные манометры давления технические характеристики имеют следующие: диапазон показаний колеблется в пределах от 0 до 20 МПа, в цепи переменного тока напряжение составляет 110 А. Рабочая температура устройства от -50 до +50 градусов. Масса манометра равняется 0,7 кг. Класс точности предусмотрен 2. В системе постоянного тока поддерживается напряжение на отметке 36 А. Степень защиты имеется серии «ИП40».

Прослужит данный манометр около 10 лет. Пружина установлена штуцерного типа. Изготовляется она из бронзы. Секторный механизм сделан полностью из латуни. Помимо прочего следует отметить удобный циферблат. Окрашен он в черный цвет, а стрелочка белая. Стекло в модели имеется техническое. Штуцер устанавливается со специальной резьбой 1,5. Варианты манометра бывают с фланцем, а также без него.

Цифровой манометр давления: параметры, назначение, применение

Довольно большое распространение получил такой измерительный прибор как цифровой манометр. Он встречается в промышленности и быту, основное предназначение заключается в определении избыточного давления. Стоит учитывать, что тип прибора зависит от особенностей эксплуатации и предназначения механизма. В продаже встречается просто огромное количество различных цифровых манометров, все они характеризуются своими определенными эксплуатационными характеристиками, о которых далее поговорим подробнее.

Технические параметры манометра

Предназначение рассматриваемого устройства заключается в измерении избыточного давления в системе. Среди большого количества вариантов исполнения выделим именно цифровой манометр, так как в последнее время он устанавливается на большинстве оборудования, в том числе компрессорах. Электронный манометр характеризуется следующими особенностями:

  1. Относительно небольшие размеры.
  2. Высокая степень точности проводимых измерений.
  3. При обеспечении требуемых условий эксплуатации, длительная служба.
  4. Возможность проведения калибровки.

В целом можно сказать, что подобный цифровой измеритель излишков давления сегодня весьма распространен. Это можно связать также с относительно невысокой стоимостью многих моделей.

При выборе наиболее подходящего варианта исполнения уделяется внимание нижеприведенным моментам:

  1. Рекомендуемым условиям эксплуатации.
  2. Точности проводимым измерениям.
  3. Допустимое диапазон работы цифрового манометра в системе.
  4. Типу применяемого материала при изготовлении корпуса и других элементов.
  5. Степень защиты конструкции от воздействия окружающей среды.

Кроме этого, рекомендуется обращать внимание на популярность бренда, под которым выпускается изделие. Как показывает практика, продукция известных производителей служит намного дольше и характеризуется повышенной надежностью.

Назначение

Цифровые манометры для измерения давления могут работать с различными средами, чаще всего воздушной и гидравликой. Примером можно назвать распространенные компрессоры, которые подают сжатый воздух. К другим особенностям подобного измерительного прибора отнесем следующее:

  1. Часто применяется для контроля состояния различных узлов транспортного средства.
  2. Включается в часть топливных магистралей.
  3. Цифровой манометр измеряет показатель только в определенном диапазоне.

Основным достоинством подобного измерительного прибора можно назвать его параллельное подсоединение к системе, за счет чего она работает без проблем.

Конструкция и принцип работы

Для того чтобы подобрать наиболее подходящий вариант исполнения цифрового манометра и правильно его обслуживать при необходимости нужно уделить внимание конструктивным особенностям. Принцип действия выглядит следующим образом:

  1. Основой конструкции становится принцип уравновешивания давления под действующей силой.
  2. Один из концов подвижного элемента запаян в основной держатель, другой связан с механизмом. За счет этого происходит преобразование прямого перемещения элемента и его закольцовывание по стрелке.
  3. На момент воздействия меняются определенные характеристики материала. При этом у конструкции есть третья мембрана, которая определяет силу воздействия.
  4. При воздействии определенной силы происходит совмещение двух пластин под определенным усилием, которое будет сопоставимо с силой тока. Полученный разряд между двумя кварцевыми элемента превращается в обычный сигнал, после чего он передается к устройству измерения.

 

Довольно большое распространение получили варианты исполнения, которые также выступают в качестве контрольного реле. Они могут проводить запуск оборудования в работу.

На момент падения давления или его возрастания происходит замыкание контактов и сигнал подается на катушку.

По конструктивным признакам выделяют довольно большое количество различных цифровых манометров, но классический вариант представлен сочетанием следующих элементов:

  1. Корпус. В большинстве случаев при его изготовлении применяются материалы, которые характеризуются высокой устойчивостью к агрессивному воздействию со стороны окружающей среды. Отсутствие большого количества механических элементов определяет его небольшие размеры.
  2. Термобаллон и соединительный капилляр.
  3. Циферблат и стрелка для отображения основных параметров. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения с электронным циферблатом.

В целом можно сказать, что лишь слишком большая нагрузка становится причиной, по которой устройство может выйти из строя.

На что обратить внимание при выборе?

Многие специалисты рекомендуют приобретать заводские устройства, так как они обладают довольно большим количеством преимуществ. Примером назовем следующее:

  1. Удобная шкала.
  2. Повышенная точность изменений.
  3. Есть возможность применять в различных условиях.
  4. В комплекте может быть большое количество различных адаптеров.

При выборе также рекомендуется уделить внимание тому, что вся информация быстро и просто читалась. Для этого устройство должно обладать большой шкалой. Кроме этого, герметичность создаваемого соединения должна быть на самом высоком уровне, так как в противном случае есть вероятность потери среды.

Руководство по изготовлению самодельного манометра

если есть необходимость в существенном экономии средств, то следует рассмотреть возможность самостоятельного изготовления. Для этого потребуется:

  1. Определенные материалы и инструменты.
  2. Соблюдение последовательности соединений всех элементов.

Рассмотрим особенности изготовления своими руками подобного прибора подробнее.

Инструменты и материалы

Для проведения подобной работы требуются определенные материалы и инструменты. Список выглядит следующим образом:

  1. Воздушный манометр, который применяется для измерения давления воздуха в камерах или других изделиях.
  2. Специальный переходник, у которого резьба 7/16-20 UNF.
  3. Фильтрующий блок. В большинстве случаев попадание посторонних элементов в системы запрещается. Для их фильтрации устанавливается специальный фильтр. Выбор фильтра проводится в зависимости от условий эксплуатации.
  4. Соединение, которое применяется для непосредственного подключения устройства к системе.
  5. Хомуты для обеспечения требуемого уровня герметичности соединения всех частей. Рекомендуется приобретать хомуты из нержавеющей стали, так как подобный вариант прослужит намного дольше.

Все необходимое, как правило, можно приобрести по относительно низкой цене.

Алгоритм действий

Сборка измерительного прибора, как правило, не создает больших проблем. Алгоритм действий выглядит следующим образом:

  1. Топливный шнур разделяется на три част.
  2. Проводится подсоединение топливного шланга. Для повышения степени герметичности соединения применяются хомуты.
  3. На один из концов подсоединяется прибор, предназначенный для изменения воздуха. Нужно следить за надежностью подсоединения этого элемента, так как слишком высокая нагрузка может стать причиной его вырывания устройства. Как правило, для подключения применяется штуцер.

После сборки всей системы проверяется ее работоспособность. При появлении малейших признаков возникновения протечки следует усилить соединение, так как эксплуатация с подобных дефектов категорически запрещается.

Как правильно мерить давление единицы измерения

Стоит учитывать тот момент, что давление может измеряться в самых различных единицах измерения. Довольно большое распространение получили нижеприведенные понятия:

  1. Атмосферы.
  2. Паскали.
  3. Бары.

Для перевода одного показателя в другой можно использовать специальные таблицы соответствия.

В заключение отметим, что покупные цифровые манометры предназначены для постоянного или временного измерения основных показателей. На момент эксплуатации устройство должно быть защищено от воздействия окружающей среды, так как при повреждении весьма велика вероятность появления течи.

Электрические манометры-принцип действия,устройство

В научно-исследовательских работах применяется электрический манометр.

Он предназначен для измерения давления на участке цепи. Устройство имеет такие преимущества, как компактный размер по сравнению с другими, простота в использовании, возможность управления на расстоянии и обеспечение точности проводимых измерений. Выпуск приборов строго ограничен, не предусмотрено серийное производство.

 

Все устройства делятся по типу:

  • индуктивные;
  • емкостные;
  • тензометрические;
  • пьезоэлектрические.

Также приборы разделяются по принципу работы:

  • пружинные;
  • жидкостные;
  • мембранные;
  • сильфонные.

Принцип действия каждого вида основан на механическом сопротивлении под действием силы. Манометры, которые определяют давление, связаны с его изменением. Они помогают его определять, контролировать и регулировать. Сферой применения является химическая промышленность, теплоэнергетика, пищевая отрасль и нефтепромышленность.

Устройство манометра

 

 

Среди плюсов данного прибора могу отметить его комплектацию. В одном прочном корпусе есть основная система и все необходимые контакты. Благодаря этому не приходится устанавливать лишние фитинги.

Я отмечу также одно единственное отрицательное качество данного устройства – его небольшая мощность. Это позволяет экономить энергию при работе прибора.

Помимо прочного корпуса манометр состоит из измерительного блока, ионизатора и камеры, внутри которой находится небольшая пластина. Также там размещается активный источник энергии, за счёт которого осуществляется всё действие. Снаружи корпуса есть шкала, помогающая отслеживать измерение давления. Она перемещается на несколько делений в зависимости от показателей. Весь механизм закрыт прозрачным стеклом.

Внутри установлен электрический преобразователь, которой способствует перемещению энергии. Под действием давления образуется сила, действующая на участок цепи. Измерительный блок имеет достаточно простое строение. Он состоит из двух сильфонов, которые связаны с основным рычагом, преобразующим энергию.

Принцип действия

Основной принцип действия электрического манометра основывается на уравновешивании давления под действующей силой. При этом один его конец должен быть запаян в основной держатель, а второй связан с последовательным механизмом. Он преобразует прямое перемещение элемента и закольцовывает его по основной стрелке.

 

 

Во время использования манометра под действием давления меняются определённые характеристики материала. При этом на третьей мембране возникает сила, которая определяется её площадью. Эта сила совмещает обе пластины из кварца, в результате чего появляется заряд с такой же силой. Далее этот заряд превращается в обычный сигнал, после чего поступает по линиям связи к устройствам измерения.

В некоторых системах манометры заменяют реле. Когда оно срабатывает, происходит замыкание контактов, подключается основная обмотка к блоку питания. Затем перекрываются контакты питания, передавая энергию на насосный движок. В результате этого запускается работа насоса. Во время снижения уровня вещества в сосуде давление падает и весь процесс начинается заново. Измерение слишком высокого давления или, наоборот, слишком слабого приводит к некоторым трудностям. В этом случае электрические манометры хорошо справляются с поставленной задачей и помогают определить давление на любом уровне.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Похожее

Манометр для отопления — Энциклопедия отопления

Манометр для отопления определяет давление в трубах, что позволяет оперативно получать информацию о состоянии системы и при необходимости вносить коррективы в её работу. Эти маленькие, но очень важные устройства верой и правдой служат своим владельцам. Однако не всё так просто.

 

Ассортимент манометров отопления весьма обширен. Чтобы выбрать подходящую модель, важна теория. О ней и поговорим в новой статье «Энциклопедии отопления».

 

Для чего нужен манометр

 

Давление теплоносителя является одним из основных показателей, который учитывают при проектировании и настройке модуля. Если показатель в норме, то элементы функционируют исправно. Рабочая жидкость циркулирует без задержек и поступает ко всем потребителям.

 

 

 

В случае превышения нормы увеличивается вероятность разрыва. Когда давление падает, в носителе образуются пузырьки газа. От их избытка металл начинает окисляться, что неминуемо ведёт к образованию ржавчины.

 

Использование манометров в отоплении помогает эффективно бороться с перечисленными проблемами. Ведь, чтобы давление было в норме, его нужно регулярно отслеживать. Без измерительного прибора сделать это невозможно.

 

Какие манометры бывают

 

Манометры различают по строению и принципу действия. Традиционная классификация включает 5 типов

 

 

 

 

  1. Жидкостные
  2. Пружинные
  3. Электроконтактные
  4. Мембранные
  5. Дифференциальные

 

 

Самые популярные, пружинные и жидкостные покупают владельцы частных домов, собственники торговых и коммерческих учреждений. Такие манометры востребованы благодаря низкой цене, надёжности и относительной точности. Почему относительной? Потому что сто процентной не гарантирует ни одно устройство. Любой прибор имеет погрешность. Другой вопрос, каков её процент. Чем меньше, тем лучше. В случае с манометром нас интересует величина, указанная на циферблате.

 

 

Аналоговые стрелочные приборы чаще всего характеризуются неравномерной погрешностью. На краях шкалы показывается максимум, в середине минимум. В связи с этим специалисты рекомендуют заказывать отдельно манометры для водоснабжения и отопления. Предельный уровень давления в этих системах разный.

 

Для воды 4 атм, для теплоносителя 1,5 атм. Такие цифры справедливы именно для частных домов. Полторы атмосферы соответствуют напорной струе высотой 15 метров. Поскольку строения выше этой точки возводят достаточно редко, то за стандарт приняты именно эти цифры. Оптимально взять манометр со шкалой до 6 атмосфер. Конечно, лучшим вариантом будет моделька с 4 атм, но найти её довольно проблематично. 

 

Жидкостный манометр

 

Представляет собой изогнутую стеклянную трубку с делением в миллиметрах ртутного столба. Она наполовину заполнена водой.

 

 

Принцип действия основан на перепаде уровней. Когда один конец трубки остаётся открытым, а противоположный подключается к месту измерения, жидкость начинает двигаться. В первой опускается, во второй поднимается. Разница относительно нулевой отметки и будет той величиной, которая нам нужна.

 

Пружинный манометр

 

Востребован в самых разных сферах. Его ценят за компактность, универсальность и долговечность. Эксплуатация возможна в диапазоне от 0,1 до 4 тысяч бар.

 

 

 

 

 

Конструктивно схожи с термометром. Встроенный чувствительный элемент автоматически реагирует на изменение среды. Свободный конец соединяется со штуцером. Закрытая часть трубки сообщается с передающим сектором. Он состоит из подводки, шестеренки, стрелки и шкалы. Последняя размечена согласно паскалям или барам. Механизм вмонтирован в корпус.

 

 

 

 

 

 

Процесс измерения можно описать так. Трубка принимает давление и стремится выпрямиться, так

Все о манометрах — что это такое и как они работают

Манометры — это прецизионные инструменты, которые используются для измерения давления, которое представляет собой силу, оказываемую газом или жидкостью на единицу площади поверхности из-за влияния веса этого газа или жидкость под действием силы тяжести. В зависимости от типа и конфигурации манометры могут быть настроены для измерения различных значений давления. Обычный тип манометра, с которым знакомо большинство людей, — это манометр, который врачи и медицинские работники используют для измерения и контроля артериального давления пациента. Манометр такого типа называется сфигмоманометром.

В этой статье будут описаны различные типы манометров, объяснено, как они работают, представлены их применения и обсуждены соображения поправочного коэффициента, используемые для манометров.

Определения давления

Полезно рассмотреть несколько основных принципов, относящихся к давлению. Давление — это мера силы (F), прилагаемой к единице площади (A):

Таким образом, единицей измерения давления является значение силы, разделенное на квадрат расстояния.В метрических единицах единицей измерения давления является Ньютон / (метр) 2 , известная как Паскаль (Па). Другие распространенные единицы измерения давления включают фунты на квадратный дюйм (psi), миллибары, атмосферы (атм), миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.) И дюймы водяного столба (в H 2 O).

Давление можно представить в виде трех конкретных категорий:

  • Абсолютное давление
  • Манометрическое давление
  • Дифференциальное давление

Абсолютное давление измеряет значение давления относительно абсолютного нулевого давления вакуума. Манометрическое давление представляет собой разницу между измеренным значением давления и местным атмосферным давлением (представьте себе манометр в шинах). Дифференциальное давление используется для описания выполнения измерения, которое представляет собой разницу между двумя (неизвестными) уровнями давления, где не указывается эталонное давление, но измерение величины давления, на которое они различаются, по-прежнему важно.

Следовательно, полное или абсолютное давление может быть определено в терминах манометрического давления и атмосферного давления следующим образом:

Типы манометров

Манометры можно в целом разделить на два основных типа, аналоговые манометры и цифровые манометры, каждый из которых обсуждается ниже.

Аналоговые манометры и принцип их работы

Аналоговые манометры используют жидкость, содержащуюся в U-образной трубке, и работают по принципу гидростатического баланса. Когда оба конца открыты для атмосферного давления, жидкость в трубке будет оседать на одинаковой высоте на каждом участке трубки. Но если к одной из ножек U-образной трубки приложить положительное давление, то уровень жидкости упадет в этой ножке и повысится в другой ножке. Это связано с тем, что давление заставит жидкость опускаться в одну ногу и подниматься в другой до тех пор, пока вес столба жидкости, возникающего в результате приложенного давления, не станет достаточным, чтобы противостоять этому значению давления.Следовательно, расстояние по вертикали между уровнем жидкости в двух коленях трубы представляет собой меру приложенного давления. Эти общие типы аналоговых манометров называются U-образными манометрами. Наблюдаемое значение давления (P) является функцией высоты (h) и плотности (ρ) жидкости, используемой в манометре, значение (g) представляет собой гравитационную постоянную.

Другой тип аналогового манометра — манометр колодезного типа, иногда называемый цистерным манометром.Манометр колодезного типа похож на U-образную трубку, с той разницей, что одна из ножек U-образной формы имеет площадь поперечного сечения, которая намного больше, чем у второй ножки. Такая компоновка приводит к меньшему перемещению уровня жидкости в большей опоре при воздействии давления, эффективно позволяя использовать одну шкалу для считывания для получения значения давления, в отличие от двух шкал в стиле U-образной трубки.

Наклонные манометры

, как следует из названия, сконструированы с трубкой, которая расположена не вертикально, а под небольшим углом по отношению к горизонтальной плоскости.Такая конструкция позволяет прибору наблюдать относительно небольшое изменение давления, тем самым обеспечивая улучшенную чувствительность и разрешение.

Другой тип манометров называется абсолютным манометром. Абсолютные манометры используют герметичную ножку, которая позволяет только одной ножке трубки манометра подвергаться внешнему давлению. На герметичной стороне существует состояние вакуума, которое представляет собой абсолютное нулевое давление, герметизированное столбиком ртути. Таким образом, манометр измеряет абсолютное давление, а не манометрическое давление или перепад давления. Этот тип манометра может быть либо типом колодца, либо U-образной трубкой, описанным выше. Ртутные барометры, измеряющие атмосферное давление, являются типичным примером абсолютного манометра.

В аналоговых манометрах используются различные жидкости. Общие жидкости показаны в таблице 1 ниже, которые иногда называют манометрическими жидкостями. Изменяя используемую жидкость, можно изменять точность, диапазон и чувствительность аналогового манометра. Жидкости с плотностью выше, чем вода, обеспечивают более высокие диапазоны, но более низкое разрешение.Точно так же снижение плотности манометрической жидкости, также называемой индикаторной жидкостью, уменьшит диапазон давления, но повысит его чувствительность.

Таблица 1 — Примеры индикаторных жидкостей для использования в манометрах
* Удельный вес представляет собой отношение плотности жидкости к плотности воды.

Индикаторная жидкость

Диапазон температур

Удельный вес *

Ртуть особой чистоты

-30 o F — 200 o F

13. 54 @ 71,6 o F

Красное масло # 827

40 o F — 120 o F

0,827 при 60 o F

Масло Red Unity # 100

30 o F — 100 o F

1,00 при 73 o F

Зеленый концентрат # 1000

40 o F — 120 o F

1.000 @ 55 o F

Тетрабромид ацетилена

40 o F — 100 o F

2,95 при 78 o F

Дибутилфталат

20 o F — 150oF

1. 04 при 80 o F

Цифровые манометры и принцип их работы

Цифровые манометры, также известные как электронные манометры, не используют гидростатический баланс жидкости для определения давления.Вместо этого они содержат датчик давления, устройство, которое может преобразовывать наблюдаемый уровень давления в электрический сигнал, характеристическое значение которого пропорционально величине давления или является ее показателем. Упругая часть преобразователя отклоняется под давлением, и это отклонение затем преобразуется в значение электрического параметра, которое может быть обнаружено и откалибровано по показаниям давления. Датчики давления обычно используют один из трех типов электрических параметров — резистивный, емкостной или индуктивный.

  1. Резистивные преобразователи приводят к деформации, изменяющей электрическое сопротивление тензодатчика.
  2. Емкостные преобразователи полагаются на изменения значения емкости, наблюдаемые в результате деформации, изменяющей относительное положение двух пластин конденсатора.
  3. Индуктивные преобразователи
  4. используют деформацию упругой части для изменения линейного движения прикрепленного ферромагнитного сердечника внутри катушки или индуктора. Это движение изменяет наведенную ЭДС и переменный ток, генерируемый в катушке.

Для выполнения измерений при очень низких давлениях используются дополнительные типы датчиков давления, включая датчик Пирани, датчик термопарного типа и ионизационный датчик. Манометры низкого давления еще называют микроманометрами.

Цифровые манометры

имеют некоторые преимущества перед аналоговыми моделями. Цифровые манометры:

  • Портативные по размеру, меньше весят и оснащены легко читаемыми дисплеями.
  • Может взаимодействовать с компьютером или программируемым логическим контроллером (ПЛК).
  • Не полагайтесь на использование манометрических жидкостей, некоторые из которых (например, ртуть) могут быть токсичными.
  • Не затрагиваются вопросы, связанные со свойствами жидкости, которые могут повлиять на точность измерений.
  • Может корректировать отклонения от стандартных условий с помощью программного обеспечения.

Поскольку они не являются первичным стандартом, они требуют периодической калибровки по первичному стандарту.

Корректировки свойств жидкости, применимые к манометрам

Аналоговые манометры, которые зависят от свойств жидкостей, требуют корректировки.Плотность жидкостей не постоянна с температурой, а сила гравитационного поля зависит как от высоты над уровнем моря, так и от широты. Эти факты требуют использования методик исправления и необходимости устанавливать стандартные ссылки, чтобы можно было установить и согласовать определение давления. Ссылка 5 ниже содержит полное объяснение методологий, применимых к этим исправлениям, которые здесь лишь кратко представлены.

  • Поправка на плотность жидкости — корректирует тот факт, что плотность индикаторной жидкости не постоянна с температурой
  • Correction for Gravitation Field — корректирует изменение силы гравитационного поля на заданной высоте и широте относительно его значения на уровне моря и 45 °. 54 o N широта
  • Поправка на давление напора — регулирует для дифференциала между плотностью столба жидкости и что из среды под давлением одной и той же высоте
  • Correction for Scale Changes — корректирует тот факт, что отмеченные градации шкалы изменят свое разделительное расстояние из-за изменения температуры, при которой выполняется считывание давления (это из-за теплового расширения / сжатия материала, из которого шкала построен)
  • Поправка на сжимаемость жидкости — эта поправка в основном применяется при более высоких давлениях, когда плотность жидкости может измениться из-за сжатия жидкости
  • Другие поправки — они включают поглощение газа жидкостью, которое может изменить ее плотность, а также капиллярный эффект, который влияет на интерпретацию показаний по шкале

Как используются манометры

Манометры используются в различных отраслях промышленности и могут измерять давление и расход.Общее использование включает:

  • Техническое обслуживание систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
  • Мониторинг метеорологических и погодных условий
  • Контроль давления газа в трубопроводных системах
  • Измерение расхода жидкости
  • Физиологические измерения, такие как артериальное давление
  • Контроль работы компрессорных систем

Сводка

В этой статье представлен краткий обзор манометров и принципов их работы. Для получения информации о других продуктах ознакомьтесь с нашими дополнительными руководствами или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:
  1. https://www.enotes.com/homework-help/how-does-manometer-work-what-its-purpose-how-can-531462
  2. https://sciencing.com/do-manometer-work-5187684.html
  3. https://www.brighthubengineering.com/marine-engines-machinery/106548-using-a-u-tube-manometer-for-measuring-fluid-and-gas-pressures/
  4. https://faraday.physics.utoronto.ca/PVB/Harrison/Manometer/Manometer.html
  5. https://www.meriam.com/assets/eng/050-MHB-1.pdf
  6. https: // sciencestruck.com / манометр-принцип-работа-типы-приложения
  7. http://www.dwyer-inst.com/DC/HVACCatalog/
  8. http://www.validyne.com/blog/simplicity-accuracy-nothing-beats-pressure-manometer/
  9. https://sciencing. com/inclined-manometer-advantages-8761430.html
  10. https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN1573.pdf?&srch=1
  11. https://www.surecontrols.com/how-low-pressure-transducers-work/
  12. https://www.fierceelectronics.com/components/manometer-basics

Прочие инструменты Статьи

Больше от Instruments & Controls

манометр Википедия

Анализ силы, приложенной жидкостью к поверхности

Пример широко используемого манометра Бурдона Проверка давления в шинах манометром

Измерение давления — это анализ силы, приложенной жидкостью (жидкостью или газом) к поверхности.Давление обычно измеряется в единицах силы на единицу площади поверхности. Многие методы были разработаны для измерения давления и вакуума. Приборы, используемые для измерения и отображения давления в едином блоке, называются манометрами , или , манометрами, или , вакуумметрами, . Манометр является хорошим примером, поскольку он использует площадь поверхности и вес столба жидкости как для измерения, так и для индикации давления. Точно так же широко используемый манометр Бурдона — это механическое устройство, которое одновременно измеряет и показывает, и, вероятно, является самым известным типом манометра.

Вакуумметр — это манометр, используемый для измерения давления ниже окружающего атмосферного давления, которое устанавливается в качестве нулевой точки в отрицательных значениях (например: -15 фунтов на кв. Дюйм или -760 мм рт. Ст. Равняется общему вакууму). Большинство манометров измеряют давление относительно атмосферного давления в качестве нулевой точки, поэтому такая форма считывания называется просто «манометрическое давление». Однако все, что выше полного вакуума, технически является формой давления. Для очень точных показаний, особенно при очень низких давлениях, можно использовать манометр, который использует полный вакуум в качестве нулевой точки, давая показания давления в абсолютной шкале.

Другие методы измерения давления включают датчики, которые могут передавать показания давления на удаленный индикатор или систему управления (телеметрия).

Абсолютное, избыточное и дифференциальное давление — нулевое задание []

Ежедневные измерения давления, например давления в шинах автомобиля, обычно производятся относительно давления окружающего воздуха. В других случаях измерения производятся относительно вакуума или какого-либо другого конкретного эталона. При различении этих нулевых ссылок используются следующие термины:

  • Абсолютное давление отсчитывается от нуля относительно абсолютного вакуума с использованием абсолютной шкалы, поэтому оно равно манометрическому давлению плюс атмосферное давление.
  • Манометрическое давление отсчитывается от нуля по отношению к давлению окружающего воздуха, поэтому оно равно абсолютному давлению минус атмосферное давление. Отрицательные признаки обычно не указываются. [необходима ссылка ] Чтобы отличить отрицательное давление, к значению может быть добавлено слово «вакуум» или манометр может быть обозначен как «вакуумметр». Далее они делятся на две подкатегории: высокий и низкий вакуум (а иногда и сверхвысокий вакуум). Применимые диапазоны давления многих методов, используемых для измерения вакуума, перекрываются.Следовательно, комбинируя несколько различных типов манометров, можно непрерывно измерять давление в системе от 10 мбар до 10 −11 мбар.
  • Дифференциальное давление — это разница давлений между двумя точками.

Используемая нулевая ссылка обычно подразумевается контекстом, и эти слова добавляются только при необходимости пояснения. Давление в шинах и артериальное давление принято считать манометрическими давлениями, в то время как атмосферное давление, давление глубокого вакуума и давление высотомера должны быть абсолютными.

Для большинства рабочих жидкостей, где жидкость находится в замкнутой системе, преобладает измерение манометрического давления. Приборы для измерения давления, подключенные к системе, будут показывать значения давления относительно текущего атмосферного давления. Ситуация меняется, когда измеряется экстремальное вакуумное давление, вместо этого обычно используется абсолютное давление.

Дифференциальные давления обычно используются в промышленных технологических системах. Манометры дифференциального давления имеют два впускных отверстия, каждое из которых подключено к одному из объемов, давление в котором необходимо контролировать.Фактически, такой датчик выполняет математическую операцию вычитания с помощью механических средств, избавляя оператора или систему управления от необходимости наблюдать за двумя отдельными датчиками и определять разницу в показаниях.

Умеренные показания вакуумного давления могут быть неоднозначными без надлежащего контекста, поскольку они могут представлять собой абсолютное давление или манометрическое давление без отрицательного знака. Таким образом, вакуум 26 дюймов ртутного столба эквивалентен абсолютному давлению 4 дюйма ртутного столба, рассчитанному как 30 дюймов ртутного столба (типичное атмосферное давление) — 26 дюймов ртутного столба (манометрическое давление).

Атмосферное давление обычно составляет около 100 кПа на уровне моря, но зависит от высоты и погоды. Если абсолютное давление жидкости остается постоянным, манометрическое давление той же жидкости будет изменяться при изменении атмосферного давления. Например, когда автомобиль едет в гору, (манометрическое) давление в шинах повышается, потому что атмосферное давление падает. Абсолютное давление в шине практически не изменилось.

Использование атмосферного давления в качестве эталона обычно обозначается буквой «g» для манометра после единицы давления, например.грамм. 70 фунтов на квадратный дюйм, что означает, что измеренное давление представляет собой полное давление минус атмосферное давление. Существует два типа эталонного давления манометра: манометр с вентилируемым отверстием (vg) и манометр с уплотнением (sg).

Преобразователь манометрического давления с вентиляцией, например, позволяет подвергать внешнее давление воздуха отрицательной стороне чувствительной диафрагмы через вентилируемый кабель или отверстие на боковой стороне устройства, чтобы он всегда измерял давление относится к атмосферному давлению. Таким образом, эталонный датчик давления с вентилируемым манометром всегда должен показывать нулевое давление, когда соединение технологического давления открыто для воздуха.

Эталонный герметичный манометр очень похож, за исключением того, что атмосферное давление ограничено на отрицательной стороне диафрагмы. Обычно это применяется в диапазонах высокого давления, например, в гидравлике, где изменения атмосферного давления будут иметь незначительное влияние на точность показаний, поэтому вентиляция не требуется. Это также позволяет некоторым производителям обеспечивать вторичную герметизацию давления в качестве дополнительной меры предосторожности для безопасности оборудования, работающего под давлением, если давление разрыва первичной мембраны измерения давления превышено.

Есть еще один способ создания герметичного эталона манометра, и он заключается в герметизации высокого вакуума на обратной стороне чувствительной диафрагмы. Затем выходной сигнал смещается, поэтому датчик давления показывает близкие к нулю показания при измерении атмосферного давления.

Герметичный преобразователь эталонного давления никогда не покажет точно ноль, потому что атмосферное давление постоянно меняется, а эталонное давление в этом случае фиксировано на 1 бар.

Для изготовления датчика абсолютного давления производитель закрывает высокий вакуум за чувствительной диафрагмой.Если соединение технологического давления преобразователя абсолютного давления открыто для воздуха, оно будет считывать фактическое барометрическое давление.

единиц []

Единицы давления
Паскаль Бар Техническая атмосфера Стандартная атмосфера Торр фунта на квадратный дюйм
(Па) (бар) (в) (атм) (торр) (фунт-сила / дюйм 2 )
1 Па ≡ 1 Н / м 2 10 −5 1. 0197 × 10 −5 9,8692 × 10 −6 7,5006 × 10 −3 0,000 145 037 737 730
1 бар 10 5 ≡ 100 кПа

≡ 10 6 дин / см 2

1,0197 0,98692 750,06 14,503 773 773 022
1 шт. 98066,5 0,980665 ≡ 1 кгс / см 2 0.967 841 105 354 1 735,559 240 1 14,223 343 307 120 3
1 атм ≡ 101325 1,01325 1,0332 1 760 14,695 948 775 514 2
1 Торр 133,322 368 421 0,001 333 224 0,001 359 51 1/760 ≈ 0,001 315 789 1 торр

≈ 1 мм рт.

0,019 336 775
1 фунт-сила / дюйм 2 6894. 757 293 168 0,068 947 573 0,070 306 958 0,068 045 964 51,714 932 572 ≡ 1 фунт-сила / дюйм 2

Единицей измерения давления в системе СИ является паскаль (Па), равный одному ньютону на квадратный метр (Н · м −2 или кг · м −1 · с −2 ). Это специальное название для подразделения было добавлено в 1971 году; до этого давление в СИ выражалось в таких единицах, как Н · м −2 . Когда указано, нулевая ссылка указывается в скобках после единицы, например 101 кПа (абс.).Фунт на квадратный дюйм (psi) до сих пор широко используется в США и Канаде для измерения, например, давления в шинах. Буква часто добавляется к единице psi, чтобы указать нулевое значение измерения; psia для абсолютного, psi для манометрического, psid для дифференциального, хотя такая практика не одобряется NIST. [1]

Поскольку когда-то давление обычно измерялось по его способности вытеснять столб жидкости в манометре, давления часто выражаются как глубина конкретной жидкости ( e. g., дюйма водяного столба). Манометрическое измерение является предметом расчета напора. Чаще всего в качестве жидкости для манометра выбирают ртуть (Hg) и воду; вода нетоксична и легко доступна, в то время как плотность ртути позволяет более короткому столбу (и, следовательно, меньшему манометру) измерять заданное давление. Аббревиатура «W.C.» или слова «водяной столб» часто печатаются на приборах и измерениях, в которых в качестве манометра используется вода.

Плотность жидкости и местная гравитация могут изменяться от одного показания к другому в зависимости от местных факторов, поэтому высота столба жидкости не определяет точное давление.Таким образом, измерения в «миллиметрах ртутного столба» или «дюймах ртутного столба» могут быть преобразованы в единицы СИ, если уделяется внимание местным факторам плотности и силы тяжести жидкости. Колебания температуры изменяют значение плотности жидкости, а местоположение может влиять на силу тяжести.

Хотя эти манометрических единиц больше не являются предпочтительными, они все еще встречаются во многих областях. Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (см. Торр) в большинстве стран мира, центральное венозное давление и давление в легких в сантиметрах водяного столба по-прежнему являются обычным явлением, как и в настройках аппаратов CPAP.Давление в трубопроводе природного газа измеряется в дюймах водяного столба, выраженных в «дюймах вод. Ст.».

Подводные ныряльщики используют манометрические единицы: давление окружающей среды измеряется в метрах морской воды (msw), что равно одной десятой доли бара. [3] В США используется прибор для морской воды футов ( fsw ), исходя из стандартной силы тяжести и плотности морской воды 64 фунта / фут 3 . Согласно Руководству по подводному плаванию ВМС США, один fsw равен 0,30643 msw, 0.030643 бар, или 0,44444 фунта на квадратный дюйм, [3] , хотя в другом месте говорится, что 33 fsw составляет 14,7 psi (одна атмосфера), что дает одно fsw, равное примерно 0,445 psi. [4] MSW и FSW — это стандартные единицы измерения давления дайвера, используемые в декомпрессионных таблицах и единицах калибровки для пневмофатометров и манометров в барокамере. И msw, и fsw измеряются относительно нормального атмосферного давления.

В вакуумных системах чаще всего используются единицы измерения торр (миллиметр ртутного столба), микрон (микрометр ртутного столба), [6] и дюйм ртутного столба (дюймы ртутного столба).Торр и микрон обычно указывают на абсолютное давление, а дюйм ртутного столба — на манометрическое.

Атмосферное давление обычно указывается в гектопаскалях (гПа), килопаскаль (кПа), миллибар (мбар) или атмосфер (атм). В американской и канадской инженерии напряжение часто измеряется в кипах. Обратите внимание, что напряжение не является истинным давлением, поскольку оно не скалярно. В системе cgs единицей давления была барье (ba), равная 1 дин · см −2 . В системе МТС единицей давления был пьез, равный 1 шен на квадратный метр.

Используются многие другие гибридные единицы, такие как мм рт. Ст. / См 2 или грамм-сила / см 2 (иногда как [[кг / см 2 ]] без правильного определения единиц силы). Использование названий килограмм, грамм, килограмм-сила или грамм-сила (или их символы) в качестве единиц силы запрещено в системе СИ; единицей силы в СИ является ньютон (Н).

Статическое и динамическое давление []

Статическое давление одинаково во всех направлениях, поэтому измерения давления в неподвижной (статической) жидкости не зависят от направления.Однако поток оказывает дополнительное давление на поверхности, перпендикулярные направлению потока, при этом оказывая незначительное влияние на поверхности, параллельные направлению потока. Эта направленная составляющая давления в движущейся (динамической) жидкости называется динамическим давлением. Прибор, повернутый в направлении потока, измеряет сумму статического и динамического давления; это измерение называется общим давлением или давлением торможения. Поскольку динамическое давление соотносится со статическим давлением, оно не является ни манометрическим, ни абсолютным; это перепад давления.

В то время как статическое манометрическое давление имеет первостепенное значение для определения чистых нагрузок на стенки трубы, динамическое давление используется для измерения расхода и скорости воздуха. Динамическое давление можно измерить, взяв разность давлений между приборами параллельно и перпендикулярно потоку. Пито-статические трубки, например, выполняют это измерение в самолетах для определения воздушной скорости. Присутствие измерительного прибора неизбежно направляет поток и создает турбулентность, поэтому его форма имеет решающее значение для точности, а калибровочные кривые часто бывают нелинейными.

Приложения []

Инструменты []

Было изобретено множество приборов для измерения давления с разными преимуществами и недостатками. Диапазон давления, чувствительность, динамический отклик и стоимость варьируются на несколько порядков от одной конструкции прибора к другой. Самый старый тип — манометр с жидкостным столбом (вертикальная трубка, заполненная ртутью), изобретенный Евангелистой Торричелли в 1643 году. U-образная трубка была изобретена Христианом Гюйгенсом в 1661 году.

Гидростатическая []

Гидростатические датчики (например, манометр с ртутным столбиком) сравнивают давление с гидростатической силой на единицу площади у основания столба жидкости. Измерения гидростатическим манометром не зависят от типа измеряемого газа и могут иметь очень линейную калибровку. У них плохая динамическая реакция.

Поршень []

Поршневые манометры уравновешивают давление жидкости с помощью пружины (например, манометры сравнительно низкой точности в шинах) или твердого груза, в этом случае он известен как грузопоршневой манометр и может использоваться для калибровки других манометров. .

Жидкий столб (манометр) []
Разница в высоте жидкости в манометре с жидкостным столбом пропорциональна разнице давлений: h = Pa − Pogρ {\ displaystyle h = {\ frac {P_ {a} -P_ {o}} {g \ rho}}}

Манометры с жидкостным столбом представляют собой столб жидкости в трубке, концы которой подвергаются различным давлениям.Колонна будет подниматься или опускаться до тех пор, пока ее вес (сила, приложенная из-за силы тяжести) не окажется в равновесии с перепадом давления между двумя концами трубы (сила, приложенная из-за давления жидкости). Очень простой вариант представляет собой U-образную трубку, наполовину заполненную жидкостью, одна сторона которой соединяется с интересующей областью, а эталонное давление (которое может быть атмосферным давлением или вакуумом) применяется к другой. Разница в уровнях жидкости представляет собой приложенное давление. Давление, оказываемое столбом жидкости высотой h и плотностью , определяется уравнением гидростатического давления: P = hgρ .Следовательно, перепад давления между приложенным давлением P a и эталонным давлением P 0 в U-образном манометре может быть найден путем решения P a P 0 = чгр . Другими словами, давление на обоих концах жидкости (показано синим на рисунке) должно быть сбалансировано (так как жидкость статическая), поэтому P a = P 0 + hgρ .

В большинстве измерений столба жидкости результатом измерения является высота h , обычно выражаемая в мм, см или дюймах. Модель h также известна как напорная головка. Выраженное как напор, давление указывается в единицах длины, и должна быть указана измерительная жидкость. Когда точность критична, необходимо также указать температуру измерительной жидкости, поскольку плотность жидкости является функцией температуры. Так, например, напор может быть написан «742.2 мм Hg «или» 4,2 дюйма H 2 O при 59 ° F «для измерений, проведенных с использованием ртути или воды в качестве манометрической жидкости, соответственно. К такому значению можно добавить слово» манометр «или» вакуум » измерение, позволяющее различать давление выше или ниже атмосферного. Как миллиметры ртутного столба, так и дюймы водяного столба являются общими напорами, которые можно преобразовать в единицы давления в системе СИ с использованием преобразования единиц и приведенных выше формул.

Если измеряемая жидкость является значительно плотной, может потребоваться гидростатическая поправка на высоту между подвижной поверхностью рабочей жидкости манометра и местом, где требуется измерение давления, за исключением измерения перепада давления жидкости (для например, через диафрагму или трубку Вентури), и в этом случае плотность ρ следует скорректировать путем вычитания плотности измеряемой жидкости. [7]

Хотя можно использовать любую жидкость, ртуть предпочтительнее из-за ее высокой плотности (13,534 г / см 3 ) и низкого давления пара. Его выпуклый мениск является преимуществом, поскольку это означает, что не будет ошибок давления из-за смачивания стекла, хотя в исключительно чистых условиях ртуть будет прилипать к стеклу, и барометр может застрять (ртуть может выдерживать отрицательное абсолютное давление) даже при отрицательном давлении. сильный вакуум. [8] Для небольших перепадов давления обычно используются легкая нефть или вода (последняя дает единицы измерения, такие как дюймы водяного столба и миллиметры H 2 O).Манометры жидкостного столба имеют очень линейную калибровку. У них плохой динамический отклик, потому что жидкость в колонне может медленно реагировать на изменение давления.

При измерении вакуума рабочая жидкость может испаряться и загрязнять вакуум, если давление пара слишком высокое. При измерении давления жидкости контур, заполненный газом или легкой жидкостью, может изолировать жидкости, чтобы предотвратить их смешивание, но это может быть ненужным, например, когда ртуть используется в качестве жидкости манометра для измерения перепада давления жидкости, такой как вода. Простые гидростатические манометры могут измерять давление в диапазоне от нескольких торр (несколько 100 Па) до нескольких атмосфер (примерно 1000000 Па).

Одноколонный жидкостный манометр имеет резервуар большего размера вместо одной стороны U-образной трубки и шкалу рядом с более узкой колонкой. Колонка может быть наклонена для дальнейшего усиления движения жидкости. В зависимости от назначения и конструкции используются следующие типы манометров [9]

  1. Манометр простой
  2. Микроманометр
  3. Дифференциальный манометр
  4. Обратный дифференциальный манометр
Датчик Маклеода []
Датчик Маклеода, без ртути

Манометр МакЛеода изолирует пробу газа и сжимает ее в модифицированном ртутном манометре до тех пор, пока давление не достигнет нескольких миллиметров ртутного столба.Этот метод очень медленный и не подходит для непрерывного мониторинга, но он обладает хорошей точностью. В отличие от других манометров, показания манометра МакЛеода зависят от состава газа, так как интерпретация основана на сжатии образца как идеального газа. Из-за процесса сжатия манометр МакЛеода полностью игнорирует парциальные давления от неидеальных паров, которые конденсируются, таких как масла для насосов, ртуть и даже вода, если они достаточно сжаты.

Полезный диапазон : примерно от 10 −4 Торр [10] (примерно 10 −2 Па) до вакуума до 10 −6 Торр (0.1 мПа),

0,1 мПа — это наименьшее прямое измерение давления, которое возможно при использовании современных технологий. Другие вакуумметры могут измерять более низкие давления, но только косвенно путем измерения других свойств, зависящих от давления. Эти косвенные измерения должны быть откалиброваны в единицах СИ путем прямого измерения, чаще всего с помощью прибора МакЛеода. [11]

Анероид []

Манометры

Aneroid основаны на металлическом элементе, чувствительном к давлению, который упруго изгибается под действием разницы давления на элементе.«Анероид» означает «без жидкости», и этот термин изначально отличал эти датчики от гидростатических датчиков, описанных выше. Однако анероидные манометры могут использоваться для измерения давления жидкости, а также газа, и это не единственный тип манометров, который может работать без жидкости. По этой причине на современном языке их часто называют механическими датчиками . Датчики-анероиды не зависят от типа измеряемого газа, в отличие от тепловых и ионизационных датчиков, и с меньшей вероятностью загрязняют систему, чем гидростатические датчики.Чувствительным элементом давления может быть трубка Бурдона , , диафрагма, капсула или набор сильфонов, которые изменяют форму в ответ на давление в рассматриваемой области. Отклонение чувствительного к давлению элемента может считываться рычажным механизмом, соединенным с иглой, или оно может считываться вторичным датчиком. Наиболее распространенные вторичные преобразователи в современных вакуумметрах измеряют изменение емкости из-за механического отклонения. Манометры, которые зависят от изменения емкости, часто называют емкостными манометрами.

датчик Бурдона []

Манометр Бурдона использует принцип, согласно которому сплющенная трубка имеет тенденцию выпрямляться или восстанавливать свою круглую форму в поперечном сечении под давлением. Это изменение поперечного сечения может быть едва заметным из-за умеренных напряжений в диапазоне упругости легко обрабатываемых материалов. Деформация материала трубки увеличивается за счет придания ей С-образной формы или даже спирали, так что вся трубка имеет тенденцию упруго распрямляться или разматываться при повышении давления.Эжен Бурдон запатентовал свой манометр во Франции в 1849 году, и он получил широкое распространение благодаря своей превосходной чувствительности, линейности и точности; Эдвард Эшкрофт приобрел американские патентные права Бурдона в 1852 году и стал крупным производителем измерительных приборов. В том же 1849 году Бернард Шеффер из Магдебурга, Германия, запатентовал успешный мембранный (см. Ниже) манометр, который вместе с манометром Бурдона произвел революцию в области измерения давления в промышленности. [12] Но в 1875 году, после истечения срока действия патентов Бурдона, его компания Schaeffer and Budenberg также начала производить манометры с трубкой Бурдона.

Оригинальный составной манометр Eugene Bourdon 19 века, показывающий давление как ниже, так и выше окружающего с большой чувствительностью

На практике плоская тонкостенная трубка с закрытым концом присоединяется полым концом к неподвижной трубе, содержащей измеряемое давление жидкости. По мере увеличения давления закрытый конец движется по дуге, и это движение преобразуется во вращение шестерни (сегмента а) с помощью соединительного звена, которое обычно регулируется. На валу указателя находится ведущая шестерня малого диаметра, поэтому движение усиливается передаточным числом.Расположение индикаторной карты за указателем, начальное положение вала указателя, длина рычага и исходное положение — все это обеспечивает средства для калибровки указателя, чтобы указать желаемый диапазон давления для изменений поведения самой трубки Бурдона. Перепад давления можно измерить манометрами, содержащими две разные трубки Бурдона с соединительными рычагами.

Трубки Бурдона измеряют манометрическое давление относительно атмосферного давления окружающей среды, а не абсолютного давления; вакуум воспринимается как обратное движение. В некоторых барометрах-анероидах используются трубки Бурдона, закрытые с обоих концов (но в большинстве используются диафрагмы или капсулы, см. Ниже). Когда измеряемое давление является быстро пульсирующим, например, когда манометр находится рядом с поршневым насосом, часто используется сужение отверстия в соединительной трубе, чтобы избежать ненужного износа шестерен и обеспечить среднее значение; когда весь манометр подвергается механической вибрации, весь корпус, включая указатель и индикаторную карту, можно заполнить маслом или глицерином.Не рекомендуется постукивать по лицевой стороне манометра, так как это может исказить фактические показания, первоначально представленные манометром. Трубка Бурдона отделена от лицевой стороны манометра и, таким образом, не влияет на фактическое считывание давления. Типичные высококачественные современные манометры обеспечивают точность ± 2% от диапазона, а специальный высокоточный манометр может иметь точность до 0,1% от полной шкалы. [13]

Силовые уравновешенные датчики с трубкой Бурдона из плавленого кварца работают по тому же принципу, но используют отражение луча света от зеркала для измерения углового смещения, а ток подается на электромагниты для балансировки силы трубки и довести угловое смещение до нуля, ток, который подается на катушки, используется в качестве измерения. Благодаря чрезвычайно стабильным и воспроизводимым механическим и термическим свойствам кварца и балансировке сил, которая исключает практически любое физическое движение, эти датчики могут иметь точность примерно до 1 PPM полной шкалы. [14] Из-за чрезвычайно тонкой структуры плавленого кварца, которую необходимо изготавливать вручную, эти датчики обычно используются только для научных исследований и калибровки.

На следующих иллюстрациях прозрачная крышка изображенного комбинированного манометра и вакуумметра была снята, а механизм извлечен из корпуса.Этот конкретный манометр представляет собой комбинацию вакуумметра и манометра, используемого для автомобильной диагностики:

Сторона индикатора с картой и циферблатом Механическая сторона с трубкой Бурдона
Механические детали []

Стационарные части:

  • A: Блок приемника. Это соединяет впускную трубу с неподвижным концом трубки Бурдона (1) и фиксирует пластину шасси (B). В два отверстия крепятся винты, которыми крепится корпус.
  • B: Пластина шасси. К нему прилагается лицевая карта.Он содержит отверстия для подшипников осей.
  • C: Вторичная пластина шасси. Он поддерживает внешние концы осей.
  • D: Столбы для соединения и разделения двух пластин шасси.

Подвижные части:

  1. Неподвижный конец трубки Бурдона. Он сообщается с входной трубой через приемный блок.
  2. Подвижный конец трубки Бурдона. Этот конец запечатан.
  3. Поворотный палец
  4. Соединение шарнирного штифта с рычагом (5) при помощи штифтов для вращения шарнира
  5. Рычаг, удлинитель секторной шестерни (7)
  6. Палец оси шестерни сектора
  7. Сектор шестерни
  8. Стрелка указателя оси.Он имеет прямозубую шестерню, которая входит в зацепление с секторной шестерней (7) и проходит через поверхность, приводя в движение стрелку индикатора. Из-за небольшого расстояния между бобышкой звена рычага и шарнирного пальца и разницы между эффективным радиусом секторной шестерни и цилиндрической шестерни любое движение трубки Бурдона значительно усиливается. Небольшое движение трубки приводит к большому перемещению стрелки индикатора.
  9. Волосная пружина для предварительного натяга зубчатой ​​передачи для устранения люфта и гистерезиса зубчатой ​​передачи
Мембрана []

Второй тип анероидного манометра использует отклонение гибкой мембраны, которая разделяет области с разным давлением.Величина отклонения воспроизводима для известных давлений, поэтому давление можно определить с помощью калибровки. Деформация тонкой диафрагмы зависит от разницы давлений между двумя ее гранями. Контрольная поверхность может быть открыта для атмосферы для измерения манометрического давления, открыта для второго порта для измерения дифференциального давления или может быть герметизирована от вакуума или другого фиксированного контрольного давления для измерения абсолютного давления. Деформацию можно измерить с помощью механических, оптических или емкостных методов.Используются керамические и металлические диафрагмы.

Полезный диапазон : более 10 −2 Торр [15] (примерно 1 Па)

Для абсолютных измерений часто используются сварные капсулы давления с диафрагмами с обеих сторон.

форма:

  • Квартира
  • Гофрированный
  • Трубка плоская
  • Капсула
Сильфон []
Куча капсул давления с гофрированными диафрагмами в анероидном барографе

В манометрах, предназначенных для измерения небольших давлений или разностей давлений или требующих измерения абсолютного давления, зубчатая передача и игла могут приводиться в действие закрытой и герметичной камерой сильфона, называемой анероидом , что означает «без жидкости».(Ранние барометры использовали столб жидкости, такой как вода или жидкометаллическая ртуть, взвешенная в вакууме.) Эта конфигурация сильфонов используется в анероидных барометрах (барометрах с индикаторной стрелкой и дисковой картой), высотомерах, барографах с регистрацией высоты и высоте инструменты телеметрии, используемые в радиозондах метеозондов. Эти устройства используют герметичную камеру в качестве опорного давления и приводятся в действии внешнего давления. Другие чувствительные приборы самолета, такие как указатели воздушной скорости и указатели скороподъемности (вариометры), имеют соединения как с внутренней частью камеры анероида, так и с внешней закрывающей камерой.

Магнитная муфта []

Эти манометры используют притяжение двух магнитов для преобразования перепада давления в движение стрелочного указателя. При увеличении перепада давления магнит, прикрепленный к поршню или резиновой диафрагме, перемещается. Затем вращающийся магнит, прикрепленный к стрелке, движется в унисон. Для создания различных диапазонов давления жесткость пружины можно увеличивать или уменьшать.

Калибр прядильного ротора []

Измерительный прибор с вращающимся ротором работает, измеряя величину замедления вращающегося шара из-за вязкости измеряемого газа.Шарик изготовлен из стали и подвешен на магнитном поле внутри стальной трубы, закрытой с одного конца и подвергающейся воздействию измеряемого газа с другого. Мяч разгоняется до скорости (около 2500 рад / с), и скорость измеряется после выключения привода электромагнитными датчиками. [16] Диапазон измерения прибора от 10 –5 до 10 2 Па (10 3 Па с меньшей точностью). Он достаточно точен и стабилен, чтобы его можно было использовать в качестве вторичного стандарта. Инструмент требует определенных навыков и знаний для правильного использования.Необходимо внести различные поправки, и перед использованием мяч необходимо вращать при давлении значительно ниже заданного давления измерения в течение пяти часов. Он наиболее полезен в калибровочных и исследовательских лабораториях, где требуется высокая точность и есть квалифицированные специалисты. [17]

Электронные приборы для измерения давления []

Тензодатчик металлический
Тензодатчик обычно приклеивается (тензодатчик из фольги) или наносится (тонкопленочный тензодатчик) на мембрану.Отклонение мембраны из-за давления вызывает изменение сопротивления тензодатчика, которое можно измерить электронным способом.
Пьезорезистивный тензодатчик
Использует пьезорезистивный эффект приклеенных или формованных тензодатчиков для определения деформации из-за приложенного давления.
Пьезорезистивный силиконовый датчик давления
Датчик обычно представляет собой пьезорезистивный кремниевый датчик давления с температурной компенсацией, выбранный из-за его превосходных характеристик и долговременной стабильности.Встроенная температурная компенсация обеспечивается в диапазоне 0–50 ° C с использованием резисторов с лазерной подстройкой. Дополнительный резистор с лазерной подстройкой включен для нормализации изменений чувствительности к давлению путем программирования коэффициента усиления внешнего дифференциального усилителя. Это обеспечивает хорошую чувствительность и долгосрочную стабильность. Два порта датчика подают давление на один и тот же датчик, см. Диаграмму потока давления ниже.

Это упрощенная схема, но вы можете увидеть принципиальную конструкцию внутренних портов датчика.Здесь важно отметить «диафрагму», поскольку это сам датчик. Обратите внимание, что если он имеет слегка выпуклую форму (сильно преувеличен на рисунке), это важно, поскольку это влияет на точность используемого датчика. Форма датчика важна, потому что он откалиброван для работы в направлении воздушного потока, как показано КРАСНЫМИ стрелками. Это нормальная работа датчика давления, обеспечивающая положительное значение на дисплее цифрового измерителя давления. Приложение давления в обратном направлении может вызвать ошибки в результатах, поскольку движение давления воздуха пытается заставить диафрагму двигаться в противоположном направлении.Ошибки, вызванные этим, невелики, но могут быть значительными, и поэтому всегда предпочтительнее убедиться, что более положительное давление всегда прикладывается к положительному (+ ve) порту, а более низкое давление — к отрицательному (-ve) порту. , для обычного приложения «избыточное давление». То же самое относится и к измерению разницы между двумя вакуумами: больший вакуум всегда должен подаваться на отрицательный (-ve) порт. Примерно так выглядит измерение давления через мост Уитстона….

Эффективная электрическая модель преобразователя вместе с базовой схемой преобразования сигнала показана на схеме приложения. Датчик давления представляет собой полностью активный мост Уитстона с температурной компенсацией и регулировкой смещения с помощью толстопленочных резисторов с лазерной подстройкой. Возбуждение моста подается постоянным током. Выход моста низкого уровня имеет значения + O и -O, а диапазон усиления устанавливается резистором программирования усиления (r).Электрическая конструкция управляется микропроцессором, что позволяет выполнять калибровку, дополнительные функции для пользователя, такие как выбор шкалы, удержание данных, функции обнуления и фильтрации, функция записи, которая сохраняет / отображает МАКС / МИН.

емкостный
Использует диафрагму и полость под давлением для создания переменного конденсатора для определения деформации из-за приложенного давления.
Магнитный
Измеряет смещение диафрагмы с помощью изменений индуктивности (сопротивления), LVDT, эффекта Холла или по принципу вихревых токов.
Пьезоэлектрический
Использует пьезоэлектрический эффект в определенных материалах, таких как кварц, для измерения деформации чувствительного механизма из-за давления.
Оптический
Использует физическое изменение оптического волокна для определения деформации из-за приложенного давления.
Потенциометрический
Использует движение стеклоочистителя вдоль резистивного механизма для обнаружения деформации, вызванной приложенным давлением.
Резонансный
Использует изменения резонансной частоты в чувствительном механизме для измерения напряжения или изменений плотности газа, вызванных приложенным давлением.

Теплопроводность []

Обычно, когда плотность реального газа увеличивается, что может указывать на повышение давления, его способность проводить тепло увеличивается. В этом типе калибра проволочная нить нагревается за счет пропускания через нее тока. Затем можно использовать термопару или термометр сопротивления (RTD) для измерения температуры нити накала. Эта температура зависит от скорости, с которой нить отдает тепло окружающему газу, и, следовательно, от теплопроводности. Распространенным вариантом является датчик Пирани, в котором используется одна платиновая нить накала как в качестве нагревательного элемента, так и в качестве RTD. Эти датчики имеют точность от 10 -3 Торр до 10 Торр, но их калибровка чувствительна к химическому составу измеряемых газов.

Пирани (один провод) []
Вакуумметр Пирани (открытый)

Манометр Пирани состоит из металлического провода, открытого для измеряемого давления. Проволока нагревается током, протекающим по ней, и охлаждается окружающим ее газом.Если давление газа уменьшится, охлаждающий эффект будет уменьшаться, следовательно, равновесная температура проволоки повысится. Сопротивление провода зависит от его температуры: измеряя напряжение на проводе и ток, протекающий по нему, можно определить сопротивление (и, следовательно, давление газа). Этот тип датчика был изобретен Марчелло Пирани.

Двухпроводной []

В двухпроводных датчиках одна катушка с проволокой используется как нагреватель, а другая — для измерения температуры из-за конвекции. Датчики термопары и датчики термисторы работают таким образом, используя термопару или термистор, соответственно, для измерения температуры нагретого провода.

Ионизационный датчик []

Ионизационные датчики — наиболее чувствительные датчики для очень низких давлений (также называемых жестким или высоким вакуумом). Они определяют давление косвенно, измеряя электрические ионы, образующиеся при бомбардировке газа электронами. Меньшее количество ионов будет производиться газами с более низкой плотностью.Калибровка ионного датчика нестабильна и зависит от природы измеряемых газов, что не всегда известно. Их можно откалибровать по манометру МакЛеода, который намного более стабилен и не зависит от химического состава газа.

Термоэлектронная эмиссия генерирует электроны, которые сталкиваются с атомами газа и генерируют положительные ионы. Ионы притягиваются к подходящему смещенному электроду, известному как коллектор. Ток в коллекторе пропорционален скорости ионизации, которая является функцией давления в системе. Следовательно, измерение тока коллектора дает давление газа. Есть несколько подтипов ионизационных датчиков.

Полезный диапазон : 10 −10 -10 −3 торр (примерно 10 −8 -10 −1 Па)

Большинство ионных датчиков бывают двух типов: с горячим катодом и с холодным катодом . В версии с горячим катодом электрически нагреваемая нить накала создает электронный луч. Электроны проходят через датчик и ионизируют молекулы газа вокруг себя.Образовавшиеся ионы собираются на отрицательном электроде. Сила тока зависит от количества ионов, которое зависит от давления в манометре. Манометры с горячим катодом имеют точность от 10 −3 Торр до 10 −10 Торр. Принцип работы версии с холодным катодом такой же, за исключением того, что электроны образуются при разряде высокого напряжения. Манометры с холодным катодом имеют точность от 10 −2 Торр до 10 −9 Торр. Калибровка ионизационного датчика очень чувствительна к геометрии конструкции, химическому составу измеряемых газов, коррозии и поверхностным отложениям. Их калибровка может быть аннулирована активацией при атмосферном давлении или низком вакууме. Состав газов при высоком вакууме обычно непредсказуем, поэтому для точных измерений необходимо использовать масс-спектрометр вместе с ионизационным датчиком. [18]

Горячий катод []
Ионизационный датчик Баярда – Альперта с горячим катодом

Датчик ионизации с горячим катодом состоит в основном из трех электродов, действующих вместе как триод, где катодом является нить накала.Три электрода представляют собой коллектор или пластину, нить накала и сетку. Ток коллектора измеряется электрометром в пикоамперах. Напряжение нити накала относительно земли обычно составляет 30 вольт, а напряжение сети составляет 180–210 вольт постоянного тока, если нет дополнительной функции бомбардировки электронами, путем нагрева сети, которая может иметь высокий потенциал примерно 565 вольт.

Наиболее распространенным ионным датчиком является датчик Баярда – Альперта с горячим катодом и небольшим коллектором ионов внутри сетки. Стеклянная оболочка с отверстием для вакуума может окружать электроды, но обычно датчик обнаженного тела вставляется непосредственно в вакуумную камеру, при этом штифты проходят через керамическую пластину в стенке камеры. Манометры с горячим катодом могут быть повреждены или потерять калибровку, если они подвергаются воздействию атмосферного давления или даже низкого вакуума в горячем состоянии. Измерения ионизационного датчика с горячим катодом всегда логарифмические.

Электроны, испускаемые нитью накала, несколько раз совершают возвратно-поступательные движения вокруг сетки, прежде чем окончательно войти в нее.Во время этих движений некоторые электроны сталкиваются с газовой молекулой, образуя пару из иона и электрона (электронная ионизация). Число этих ионов пропорционально плотности газообразных молекул, умноженной на электронный ток, испускаемый нитью накала, и эти ионы вливаются в коллектор, образуя ионный ток. Поскольку плотность газообразных молекул пропорциональна давлению, давление оценивается путем измерения ионного тока.

Чувствительность датчиков с горячим катодом к низкому давлению ограничена фотоэлектрическим эффектом.Электроны, попадая на сетку, производят рентгеновские лучи, которые создают фотоэлектрический шум в коллекторе ионов. Это ограничивает диапазон более старых датчиков с горячим катодом до 10 –8 Торр, а диапазона Баярда – Альперта — до 10 –10 Торр. Дополнительные провода под катодным потенциалом на линии прямой видимости между коллектором ионов и сеткой предотвращают этот эффект. В экстракционном типе ионы притягиваются не проволокой, а открытым конусом. Поскольку ионы не могут решить, в какую часть конуса попасть, они проходят через отверстие и образуют ионный пучок.Этот ионный пучок можно передать на:

Холодный катод []
Вакуумметр Пеннинга (открытый)

Существует два подтипа ионизационных датчиков с холодным катодом: датчик Пеннинга (изобретен Франсом Мишелем Пеннингом) и инвертированный магнетрон , также называемый датчиком Redhead . Основное различие между ними — это положение анода по отношению к катоду. Ни у одного из них нет нити накала, и для каждого из них может потребоваться постоянный потенциал около 4 кВ для работы.Инвертированные магнетроны могут иметь размеры до 1 × 10 −12 торр.

Точно так же датчики с холодным катодом могут неохотно запускаться при очень низких давлениях, поскольку почти полное отсутствие газа затрудняет установление тока электрода — в частности, в датчиках Пеннинга, которые используют аксиально-симметричное магнитное поле для создать длину пути для электронов порядка метров. В окружающем воздухе подходящие ионные пары повсеместно образуются космическим излучением; в манометре Пеннинга конструктивные особенности используются для упрощения настройки пути разгрузки.Например, электрод датчика Пеннинга обычно имеет тонкий конус, чтобы облегчить автоэмиссию электронов.

Циклы технического обслуживания манометров с холодным катодом, как правило, измеряются годами в зависимости от типа газа и давления, в котором они работают. Использование манометра с холодным катодом в газах с большим содержанием органических компонентов, таких как фракции масла в насосе, может привести к в росте тонких углеродных пленок и осколков внутри датчика, которые в конечном итоге либо закорачивают электроды датчика, либо препятствуют образованию пути разряда.

От
Сравнение средств измерения давления [19]
Физические явления Инструмент Управляющее уравнение Ограничивающие факторы Практический диапазон давления Идеальная точность Время отклика
Механический Манометр жидкостного столба ΔP = ρgh {\ Displaystyle \ Delta P = \ rho gh} атм. до 1 мбар
Механический Капсульный индикатор часового типа Трение от 1000 до 1 мбар ± 5% полной шкалы Медленно
Механический Тензодатчик от 1000 до 1 мбар Быстро
Механический Емкостной манометр Колебания температуры атм до 10 −6 мбар ± 1% от показания Медленнее с установленным фильтром
Механический Маклеод закон Бойля от 10 до 10 −3 мбар ± 10% от показаний в диапазоне от 10 −4 до 5

−2 мбар

Транспорт Ротор вращающийся (тормозной) 10 −1 до 10 −7 мбар ± 2. 5% от показаний между 10 −7 и 10 −2 мбар

от 2,5 до 13,5% между 10 −2 и 1 мбар

Транспорт Пирани (мост Уитстона) Теплопроводность от 1000 до 10 −3 мбар (постоянная температура)

от 10 до 10 −3 мбар (постоянное напряжение)

± 6% от показания между 10 −2 и 10 мбар Быстро
Транспорт Термопара (эффект Зеебека) Теплопроводность от 5 до 10 −3 мбар ± 10% от показания между 10 −2 и 1 мбар
Ионизация Холодный катод (Пеннинга) Выход ионизации 10 −2 до 10 −7 мбар от +100 до -50% от показаний
Ионизация Горячий катод (ионизация, вызванная термоэлектронной эмиссией) Измерение слабого тока; паразитное рентгеновское излучение 10 −3 до 10 −10 мбар ± 10% между 10 −7 и 10 −4 мбар

± 20% при 10 −3 и 10 −9 мбар ± 100% при 10 −10 мбар

Динамические переходные процессы []

Когда потоки жидкости не находятся в равновесии, локальные давления могут быть выше или ниже среднего давления в среде.Эти возмущения распространяются от своего источника в виде изменений продольного давления по пути распространения. Это еще называют звуком. Звуковое давление — это мгновенное отклонение местного давления от среднего давления, вызванное звуковой волной. Звуковое давление можно измерить с помощью микрофона в воздухе и гидрофона в воде. Эффективное звуковое давление — это среднеквадратичное значение мгновенного звукового давления за заданный интервал времени. Звуковое давление обычно невелико и часто выражается в микробар.

  • АЧХ датчиков давления
  • резонанс

Калибровка и стандарты []

Грузомер. При этом используются известные калиброванные грузы на поршне для создания известного давления.

Американское общество инженеров-механиков (ASME) разработало два отдельных и разных стандарта по измерению давления: B40.100 и PTC 19.2. B40.100 содержит рекомендации по манометрам с циферблатом и цифровым индикатором давления, мембранным разделителям, демпферам и клапанам-ограничителям давления.PTC 19.2 предоставляет инструкции и рекомендации по точному определению значений давления в поддержку кодов испытаний производительности ASME. Выбор метода, инструментов, необходимых расчетов и поправок, которые необходимо применить, зависит от цели измерения, допустимой неопределенности и характеристик тестируемого оборудования.

Также предоставляются методы измерения давления и протоколы, используемые для передачи данных. Дается руководство по настройке оборудования и определению неопределенности измерения.Предоставляется информация о типе прибора, конструкции, применимом диапазоне давления, точности, мощности и относительной стоимости. Также предоставляется информация об устройствах для измерения давления, которые используются в полевых условиях, например, поршневые манометры, манометры и приборы низкого абсолютного давления (вакуума).

Эти методы предназначены для помощи в оценке неопределенности измерения на основе современных технологий и инженерных знаний, с учетом опубликованных технических характеристик приборов и методов измерения и применения.Это Дополнение содержит руководство по использованию методов определения неопределенности измерения давления.

История []

Европейский стандарт (CEN) []

  • EN 472: Манометр — Словарь.
  • EN 837-1: Манометры. Манометры с трубкой Бурдона. Размеры, метрология, требования и испытания.
  • EN 837-2: Манометры. Рекомендации по выбору и установке манометров.
  • EN 837-3: Манометры.Манометры мембранные и капсульные. Размеры, метрология, требования и испытания.

Стандарты США ASME []

  • B40.100-2013 — Манометры и приспособления для манометров.
  • PTC 19.2-2010: Код проверки производительности для измерения давления.

См. Также []

Список литературы []

Дифференциальный манометр

с двойным входом, регистрацией данных и USB

text.skipToContent text.skipToNavigation

переключить

  • Услуги
    • Конфигурируемые
      • Конфигурируемые
      • Зонд термопары
        • Датчик термопары
      • Датчики RTD
        • Датчики RTD
      • Датчики давления
        • Датчики давления
      • Термисторы
        • Термисторы
    • Калибровка
      • Калибровка
      • Инфракрасная температура
        • Инфракрасная температура
      • Относительная влажность
        • Относительная влажность
      • Давление
        • Давление
      • Сила / деформация
        • Сила / деформация
      • Расход
        • Поток
      • Температура
        • Температура
    • Обслуживание клиентов
      • Служба поддержки клиентов
    • Индивидуальное проектирование
      • Заказное проектирование
    • Заказ по номеру детали
      • Заказ по номеру детали
  • Ресурсы
Чат Чат

Тележка

    • Услуги
      • Услуги
      • Конфигурируемые
        • Конфигурируемые
        • Датчик термопары
        • Датчики RTD
        • Датчики давления
        • Термисторы
      • Калибровка
        • Калибровка
        • Инфракрасная температура
        • Относительная влажность
        • Давление
        • Сила / деформация
        • Поток
        • Температура
      • Обслуживание клиентов
        • Служба поддержки клиентов
      • Индивидуальное проектирование
        • Заказное проектирование
      • Заказ по номеру детали
        • Заказ по номеру детали
    • Ресурсы
      • Ресурсы
    • Справка
      • Справка
    • Измерение температуры
      • Измерение температуры
      • Датчики температуры
        • Температурные датчики
        • Зонды датчика воздуха
        • Ручные зонды
        • Зонды с промышленными головками
        • Зонды со встроенными разъемами
        • Зонды с выводами
        • Профильные зонды
        • Санитарные зонды
        • Зонды с вакуумным фланцем
        • Реле температуры
      • Калибраторы температуры
        • Калибраторы температуры
        • Калибраторы Blackbody
        • Калибраторы сухих блоков и ванн
        • Ручные калибраторы
        • Калибраторы точки льда
        • Тестеры точки плавления
      • Инструменты для измерения температуры и кабеля
        • Инструменты для измерения температуры и кабеля
        • Обжимные инструменты
        • Сварщики
        • Инструмент для зачистки проводов
      • Термометры с циферблатом и стержнем
        • Циферблатные и стержневые термометры
        • Термометры циферблатные
        • Цифровые термометры
        • Стеклянные термометры
      • Температура провода и кабеля
        • Температура провода и кабеля
        • Удлинительные провода и кабели
        • Монтажные провода
        • Кабель с минеральной изоляцией
        • Провода для термопар
        • Нагревательный провод и кабели
      • Бесконтактное измерение температуры
        • Бесконтактное измерение температуры
        • Фиксированные инфракрасные датчики температуры
        • Портативные инфракрасные промышленные термометры
        • Измерение температуры человека
        • Тепловизор
      • Этикетки, лаки и маркеры температуры
        • Этикетки, лаки и маркеры температуры
        • Необратимые температурные этикетки
        • Двусторонние температурные этикетки
        • Температурные маркеры и лаки
      • Защитные гильзы, защитные трубки и головки
        • Защитные гильзы, защитные трубки и головки
        • Защитные головки и трубки
        • Защитные гильзы
      • Чувствительные элементы температуры
        • Температурные датчики
      • Датчики температуры поверхности
        • Датчики температуры поверхности
      • Проволочные датчики температуры
        • Проволочные датчики температуры
      • Температурные соединители, панели и блоки в сборе
        • Температурные разъемы, панели и блоки в сборе
        • Проходы
        • Панельные соединители и узлы
        • Разъемы температуры
        • Клеммные колодки и наконечники
      • Регистраторы данных температуры и влажности
        • Регистраторы данных температуры и влажности
      • Измерители температуры, влажности и точки росы
        • Измерители температуры, влажности и точки росы
    • Контроль и мониторинг
      • Контроль и мониторинг
      • Движение и положение
        • Движение и положение
        • Двигатели переменного и постоянного тока
        • Акселерометры
        • Датчики смещения
        • Захваты
        • Датчики приближения
        • Поворотные датчики перемещения и энкодеры
        • Регуляторы скорости
        • Датчики скорости
        • Шаговые приводы
        • Шаговые двигатели
      • Сигнализация
        • Сигнализация
      • Метры
        • Метры
        • Счетчики и расходомеры
        • Многоканальные счетчики
        • Счетчики процесса
        • Специальные счетчики
        • Тензометры
        • Измерители температуры
        • Таймеры
        • Универсальные измерители ввода
      • Переключатели процесса
        • Переключатели процесса
        • Реле потока
        • Реле уровня
        • Ручные выключатели
        • Реле давления
        • Реле температуры
      • Контроллеры
        • Контроллеры
        • Контроллеры влажности и влажности
        • Контроллеры уровня
        • Контроллеры пределов
        • Многоконтурные контроллеры
        • ПИД-регуляторы
        • ПЛК
        • Регуляторы давления
        • Термостаты
      • Дополнительные платы
        • Дополнительные платы
      • Реле
        • Реле
        • Программируемые реле
        • Модули твердотельного ввода-вывода
        • Твердотельные реле
      • Воздух, почва, жидкость и газ
        • Воздух, почва, жидкость и газ
        • Преобразователи воздуха и газа
        • Контроллеры качества воды
        • Датчики качества воды
        • Датчики качества воды
      • Клапаны
        • Клапаны
        • Поршневые клапаны с угловым корпусом
        • Сливные клапаны
        • Предохранительные клапаны блокировки
        • Игольчатые клапаны
        • Пропорциональные клапаны
        • Электромагнитные клапаны
    • Проверка и проверка
      • Проверка и проверка
      • Бороскопы
        • Бороскопы
      • Портативные счетчики
        • Портативные счетчики
        • Токоизмерительные клещи
        • Децибел-метры
        • Газоанализаторы
        • Детекторы утечки газа
        • Метры Гаусса
        • Твердость
        • Светомеры
        • Мультиметры
        • Скорость
        • Измерители температуры, влажности и точки росы
        • Измерители вибрации
        • Анемометры
        • Манометры
      • Аэродинамические трубы
        • Аэродинамические трубы
      • Весы и весы
        • Весы и весы
      • Тепловизор
        • Тепловизор
      • Воздух, почва, жидкость и газ
        • Воздух, почва, жидкость и газ
        • Газоанализаторы
        • Решения для калибровки
        • Анализаторы хлора
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *