Ювелирное обозрение

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м 2 . Применяют приборы для измерения давления.

Виды давления

• Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
• Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
• Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
• Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Виды и работа

Приборы, измеряющие давление, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы. Рассмотрим основные из применяемых видов.

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:

• Пружинные.
• Сильфонные.
• Мембранные.

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:

1. Образцовые.
2. Рабочие.

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Подробное решение урок Урок 25 по географии рабочая тетрадь Дневник географа-следопыта для учащихся 6 класса, авторов Летягин А.А. 2015

Мы ответим на следующие вопросы.

1. Что называют атмосферным давлением?

Воздух имеет вес и давит на земную поверхность и находящиеся на ней предметы. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением. Столб воздуха от поверхности Земли до верхней границы атмосферы давит на земную поверхность с силой равной примерно 1,033 кг/см2. В технике такую величину принимают за единицу давления и называют 1 атмосфера.

2. Кто и каким образом впервые измерил атмосферное давление?

Атмосферное давление впервые измерил итальянский ученый Эванджелиста Торричелли в 1644 году. Прибор представляет собой U-образную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца и заполненную ртутью. Так как в верхней части трубки воздуха нет, то давление ртути в трубке создается только весом столбика ртути в трубке. Таким образом, атмосферное давление равно давлению столбика ртути в трубке и высота этого столбика зависит от атмосферного давления окружающего воздуха: чем больше атмосферное давление, тем выше столбик ртути в трубке и, следовательно, высота этого столбика может быть использована для измерения атмосферного давления.

3. Какие приборы используют для измерения атмосферного давления?

Для измерения атмосферного давления используют ртутный барометр, барометр-анероид и барограф (с греч. графо — пишу).

Если к трубке, подобно той, которую использовал в своем опыте Торричелли, прикрепить шкалу, то получим простейший прибор для измерения атмосферного давления — ртутный барометр.

Основной частью барометра-анероида являются круглые гофрированные металлические коробочки, которые соединены между собой; внутри коробочек создано разрежение (давление в них меньше, чем атмосферное) с увеличением атмосферного давления коробочки сжимаются и тянут прикрепленную к ним пружину; перемещения конца пружины через специальные устройства передастся стрелке, которая движется по шкале (на шкале нанесены деления и значение атмосферного давления). При повышении атмосферного давления коробка сжимается, при понижении — расширяется, эти колебания воздействуют на пружину, которая соединена со стрелкой. Стрелка показывает на круговой шкале значение давления.

Барометр-анероид является одним из основных приборов, который используют метеорологи для прогнозирования погоды на ближайшие дни, так как изменение погоды связано с изменением атмосферного давления.

Для автоматической и непрерывной записи изменений атмосферного давления используют барограф. Кроме металлических гофрированных коробочек в этом приборе имеется механизм для движения бумажной ленты, на которой нанесено сетку значений давления и дни недели. По таким лентам можно определить как менялся атмосферное давление в течение любого недели. Атмосферное давление измеряют в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).

4. Почему атмосферное давление в разных местах неодинаковое?

На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Чем воздух холоднее, тем его плотность выше. От нагревания подстилающей поверхности зависит плотность воздуха над ней. Если воздух плотный, то его масса больше, и поэтому он сильнее давит на поверхность.

5. Как изменится атмосферное давление с высотой?

С высотой атмосферное давление падает. Это связано с двумя причинами. Во-первых, чем выше мы находимся, тем меньше высота столба воздуха над нами, и, следовательно, меньший вес на нас давит. Во-вторых, с высотой плотность воздуха уменьшается, он становится более разреженным, то есть в нем меньше молекул газов, следовательно он имеет меньшую массу и вес.

Если представить столб воздуха от поверхности Земли до верхних слоев атмосферы, то вес такого воздушного столба будет равен весу столбика ртути высотой в 760 мм. Это давление названо нормальным атмосферным давлением. Таково давление воздуха на параллели 45° при температуре 0 °С на уровне моря. Если высота столбика больше 760 мм, то давление повышенное, меньше — пониженное. Атмосферное давление измеряют в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст).

6. Какими способами показывают на картах распределение температуры воздуха и атмосферного давления у земной поверхности?

Для анализа погоды специалисты используют карты, на которые наносятся значения метеорологических величин. Обрабатывая метеорологические карты, метеорологи соединяют пункты с одинаковыми значениями температуры воздуха и атмосферного давления линиями, которые называются — изотермами (линии одинаковой температуры) и изобарами (линии одинакового давления). Этот метод позволяет выяснить положение областей высокого и низкого давления, районы с высокой и низкой температурой.

1. Что такое атмосферное давление. Как измеряли давление атмосферы в далеком прошлом.

Впишите пропущенные слова в определение.

Атмосферное давление — сила, с которой столб атмосферного воздуха давит на земную поверхность.

На рис. 1 стрелками покажите направление и среднюю величину давления столбика ртути в трубке и столба атмосферного воздуха на поверхность ртути в чашке. (Площадь поперечного сечения трубки с ртутью равна 1см2.)

На рис. 2 подпишите значение высоты столбика ртути в трубке, если известно, что величина атмосферного давления равна 760 мм рт. ст.

Впишите пропущенные слова в описание изменения атмосферного давления над морем и над сушей в течение суток.

В утренние часы поверхность суши и моря практически не нагревается солнечными лучами.

За ночь температура приводного и приземного слоев воздуха почти остыли, поэтому заметных различий между атмосферным давлением над сушей (Рс) и над морем (Рм) нет.

Днем поверхность суши интенсивно нагревается солнечными лучами и земная поверхность отдает тепло приземному слою воздуха, который становится менее плотным.

Таким образом, над сушей атмосферное давление выше. Поверхность воды днем тоже нагревается солнечными лучами, но тепло передается в более глубокие слои и «накапливается» в водной толще. Следовательно, приводный слой воздуха менее плотный, чем приземный, нагревается, он более позже. Над морем формируется относительно низкое атмосферное давление.

Вечером, как и утром, температура воздуха и атмосферное давление над сушей и над морем практически одинаковые.

В ночное время земная поверхность (суша и море) не нагревается солнечными лучами.

Поверхность суши остывает, чем поверхность моря, отдает свое тепло приземному слою воздуха, ее температура быстрее снижается, чем температура приводного слоя воздуха. Следовательно, воздух над сушей менее плотный, чем над морем, а над сушей менее сильное, чем над морем.

2. Давление атмосферы меняется с высотой

При одинаковых условиях нагрева воздуха атмосферное давление уменьшается с высотой.

Используя текст учебника, определите значения атмосферного давления в двух населенных пунктах Земли.

Тибетский буддистский монастырь Ронгбук (основан в 1902 г.) — самое высокое место на Земле, где постоянно живут люди. Легендарный монастырь расположен на северной стороне Гималаев, уподножия Эвереста на высоте 5029 м. Через Ронгбук проходят альпинисты в базовый лагерь, откуда начинается покорение самой высокой вершины мира, горы Эверест. В лагерь приходят монахи, чтобы помолиться за смельчаков и совершить обряды.

Если на уровне Мирового океана атмосферное давление 760 мм рт., то на уровне монастыря Ронгбук 292 мм рт.

В Боливии (Южная Америка) на высоте 3660 м в Андах расположен город Ла-Пас с миллионным населением, который называют самой высокогорной столицей в мире. Официальной столицей Боливии считается небольшой городок Сукре, где находится только верховный суд страны. Фактическая столица, политический, экономический и культурный центр страны — город Ла-Пас. Здесь находятся исполнительная и законодательная власть Боливии, здание парламента, резиденция президента и министерства. Город основан в 1548 г. Испанским конкистадором Алонсо Мендосой и назван в честь примирения долго враждующих между собой испанских завоевателей.

Если на уровне Мирового океана атмосферное давление 760 мм рт. ст., то на уровне города Ла-Пас 418 мм рт. ст.

3. Как показывают температуру воздуха и атмосферное давление на карте.

Впишите пропущенные слова в определение.

Линии, соединяющие точки с одинаковыми значениями температуры воздуха, называют изотермами.

Линии, соединяющими точки с одинаковыми значениями атмосферного давления, называют изобарами.

Школа географа-следопыта

На схематичном рисунке стрелками покажите основные части барометра-анероида.

Определите величину атмосферного давления в кабинете географии, на первом и последнем этажах школьного здания. (индивидуально)

Давление воздуха изменяется в широких пределах. Если оно больше 760 миллиметров ртутрного столба, то считается повышенным, если меньше – то пониженным.

Наблюдения за изменением атмосферного давления позволяют предсказывать погоду. Например, при повышении давления в зимний период погода становится морозней, а летом – жаркой. Пониженное атмосферное давление способствует появлению облачности, выпадению осадков. Поэтому постоянно знать величину атмосферного давления и контролировать его изменения необходимо не только ученым, медикам, но и всем нам.

Атмосферное давление

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, а также в Паскалях и гектоПаскалях. Принято считать нормальным давление, которое равно 760 мм рт. ст. (1013,25 гПа) .

Атмосферное давление, как правило, изменяется в зависимости от изменений погодных условий. Зачастую давление падает перед ненастной погодой, повышается – перед хорошей. Ведение учета изменения давления позволяет определить перемещение циклонов и направление ветров.

На самочувствие человека, проживающего долгое время в определенной местности, изменение характерного давления зачастую не влияет. В случаях, когда происходят непериодические колебания атмосферного давления, даже у здоровых людей появляется головная боль, падает работоспособность и ощущается тяжесть тела.

Изменение атмосферного давления также влияет на многие технологические процессы. Например, при переработке нефтепродуктов, где давление является одним из основных контролируемых технических параметров; хлебо-булочное производство, где показания давления сильно влияют на влажность полуфабрикатов из теста; в авиационной промышленности это очень важный параметр, оказывающий влияние на сроки и условия эксплуатации.

Приборы для измерения атмосферного давления

На сегодняшний день существует несколько видов барометров, с помощью которых осуществляют измерение давления воздуха:

• Ртутный сифонный барометр – представляет У-образную, наполненную ртутью трубку с открытым и запаянным концом.
• Ртутный чашечный барометр – состоит из вертикальной, наполненной ртутью трубки, верхний конец которой запаян, а нижний находится в специальной чашечке с ртутью.
• Барометр-анероид – является безвоздушной металлической коробкой с волнообразными стенками.
• Барограф – самопищущий прибор, который применяют для наблюдения за барометрическим давлением в определенные промежутки времени.
• Электронный барометр – цифровой прибор, работающий по принципу обычного анероида или по принципу измерения давления воздуха на чувствительный кристалл.

Ртутные барометры являются более точными и надежными по сравнению с анероидами, по ним проверяют работу других видов барометров. Высота давления в них определяется по высоте столба ртути. Метеорологические станции оборудованы чашечными барометрами.

Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра

Атмосферное давление измеряется не только с помощью различных видов барометров, но и такими универсальными цифровыми приборами, как термогигрометры. Несмотря на то, что основная задача данных устройств – определение относительной влажности и температуры, они прекрасно справляются и с измерением давления воздуха, показывая максимально точные величины. Поэтому такие многофункциональные приборы приобрести намного выгоднее, чем устаревшие барометры и психрометры.

АО «ЭКСИС» предлагает Вашему вниманию огромный ассортимент электронных измерителей давления и других контрольно-измерительных приборов высокого качества и всегда по доступным ценам.

В частности, в нашей копании Вы сможете приобрести следующие модели термогигрометров:

• Термогигрометр ИВТМ-7 М 2-Д-В. Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. ИВТМ-7 М 2-Д-В обладает высокой степенью пылевлагозащиты (IP65), благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
• Термогигрометр ИВТМ-7 К-1. Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может пересчитывать значения различных единиц влажности, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений, регистрировать данные на microSD, возможно подключение различных типов первичных преобразователей.
• Термогигрометр ИВТМ-7 Р-03-И-Д. Прибор оснащен жидкокристаллическим индикатором, предназначенным для визуального контроля значений относительной влажности, температуры и давления. Имеет малые габариты и эргономичный корпус.
• Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д (в эргономичном корпусе). Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Имеет эргономичный корпус, большой и удобный дисплей.
• Термогигрометр ИВТМ-7 М 3-Д-В. Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Модель ИВТМ-7 М3-Д-В предназначена для создания измерительной сети. Степень влагозащиты корпуса и датчика IP65, благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
• Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д. Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти (microSD), пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений.

Все модели термогигрометров имеют интерфейс связи с ПК посредством USB, RS-232 и могут крепиться к стене.

“>