Манометр в чем измеряется давление: Классификация приборов измерения давления и их основные технические характеристики

Содержание

Промышленные манометры давления A-Flow | Средства измерения давления

Манометры являются основным механическим средством измерения давления. В качестве средства измерения используется упругий чувствительный элемент, изменяющий свою форму под действием давления. Значение измеряемого давления отображается стрелкой на циферблате в зависимости от степени упругой деформация чувствительного элемента, за счет специального механизма. В зависимости от вида чувствительного элемента и принципа измерения давления манометры разделяются на различные типы.

Манометры с трубкой Бурдона

Серия G10 Для общепромышленного применения и могут быть использованы на неагрессивные газы или жидкости.

На складе: 9490 шт.

Серия G13 Предназначены для точных измерений и могут быть использованы на неагрессивные газы или жидкости.


IP класс IP54
Окр.температура -40°C до 60°C
Температура среды до 60°C
Класс точности: 1

cкачать

Серия G14 Предназначены для измерения уровня воды и могут быть использованы на неагрессивные газы или жидкости.
IP класс IP43
Окр.температура -40°C до 60°C
Температура среды до 60°C
Класс точности: 2.5

cкачать

Серия G20-G21-G22 Для индустриального применения и могут быть использованы на агрессивные газы или жидкости.

На складе: 6129 шт.

Серии G30-G32 Для индустриального применения и могут быть использованы на агрессивные газы или жидкости.

На складе: 9322 шт.

Серия G31 Предназначены для индустриального применения и могут быть использованы на агрессивные газы или жидкости.

IP класс IP65
Окр. температура -40°C до 60°C
Температура среды до 200°C
Класс точности: 1.6 (Ø63), 1 (Ø100-150)

cкачать

Серия G33 C фенольным корпусом и прочной передней панелью имеют высокую стойкость к агрессивным средам.
IP класс IP65
Окр.температура -40°C до 60°C
Температура среды до 60°C
Класс точности: 1 (Ø127)

cкачать

Серия G50 Образцовый манометр для точных измерений.
IP класс IP43
Окр.температура -40°C до 60°C
Температура среды до 60°C
Класс точности: 0.5 (Ø150)

cкачать

Серия G70 С электроконтактами, с магнитным поджатием предназначены для систем автоматизации и контроля. Когда давление достигает значения настройки происходит замыкание/размыкание схемы.

На складе: 32 шт.

Серия G72 С электроконтактами, с магнитным поджатием предназначены для систем автоматизации и контроля. Когда давление достигает значения настройки происходит замыкание/размыкание схемы.

На складе: 43 шт.

Серия G74 С электроконтактами с магнитным поджатием предназначены для систем автоматизации и контроля. Когда давление достигает значения настройки происходит замыкание/размыкание схемы.

На складе: 19 шт.

Серия G75 С индуктивными электроконтактами могут применяться во взрывоопасных зонах. Предназначены для систем автоматизации и контроля.

cкачать

Серия G76 Манометр с разделительной мембраной и электроконтактами с магнитным поджатием. Могут применяться во взрывоопасных зонах.Предназначены для систем автоматизации и контроля.

cкачать

Серия G77 Манометр с микропереключателями, взрывозащищенный

Тестовые манометры VNTA Давление до 315 бар

Тестовый манометр с трубкой бурдона для баллонов. Класс точности 2.5

Тестовые манометры для проверки давления в баллонах предназначены для быстрого измерения давления в большом количестве стандартных газовых баллонов.

Барашек на накидной гайке, позволяет закручивать гайку рукой без гаечного ключа.

Тестовые манометры снабжены сбросным отверстием для сброса давления перед снятием с баллона. Манометры занесены в реестр средств измерения и могут быть отгружены с поверкой.

На складе: 633 шт.

Манометры с коробчатой пружиной

Серия G40 Для лабораторий, медицины, применений на вакуум и контроля состояния фильтров.

На складе: 26 шт.

Серия G41 Для лабораторий, медицины, применений на вакуум и контроля состояния фильтров. Очень надежный корпус. Возможна установка на улице.

Серия G42 Применяются на агрессивные среды.

На складе: 8 шт.

Манометры с пластинчатой пружиной

Серия G43 Для вязких сред, сред с примесями и агрессивных сред
— заполеннеие глицерином
— надежная защита от коррозии

Манометры с разделительной мембраной

Серия GD15 Используются при изготовлении электрических плат, в фильтрах жидкостных насосов, в химической промышленности.
Температура: -20 до 60 °С
Давление: от -1 до 25 бар
Точность: ±1.5%

cкачать

Серия GD-32 Для разделения измерительного прибора от агрессивной среды. Температура: от -40 до 60 °С
Давление: от -1 до 400 бар

На складе: 5 шт.

Дифференциальные манометры

Серия G60 Для измерения разности давлений.

Серия G61 Для измерения разности давлений.

Серия G62 Для измерения разности давлений.

На складе:
4
шт. Серия G63

Технические параметры

IP класс: IP54
Окр.температура: 0°C до 60°C
Температура среды: до 100°C
Класс точности: 3.0
Окно: Стекло
Механизм: 304 нержавеющая сталь
Корпус Корпус и байонетовое кольцо: из 304-й нержавеющей стали
Контактирующие детали: Трубка Бурдона и штуцер из 316-й нержавеющей стали

Манометры серии G63 предназначены для измерения перепада давления в условиях высокого рабочего давления. Данный поршневой дифференциальный манометр обеспечивает особые преимущества благодаря своей компактной, модульной конструкции. Это даёт возможность производить замену измерительной системы и индикаторного корпуса непосредственно на местах, а также последующую установку и настройку электроконтактов.

Серия G64 Давление: до 200 бар Температура: до 80°C Диаметр шкалы: 100мм, 150мм Материал корпуса: Нержавеющая сталь Подсоединения: 1/4» NPT внутренняя

Серия G65 Давление: до 200 бар Температура: до 80°C Диаметр шкалы: 100мм, 150мм Материал корпуса: Нержавеющая сталь Подсоединения: 1/2″ или 1/4» NPT, M20x1.5 внутренняя

Серия G66 Давление: до 200 бар Температура: до 80°C Диаметр шкалы: 100мм, 150мм Материал корпуса: Нержавеющая сталь Подсоединения: 1/2″ или 1/4» NPT, M20x1.5 внутренняя

Серия G67 Давление: до 30 бар Температура: до 80°C Диаметр шкалы: 100мм, 150мм Материал корпуса: Нержавеющая сталь Подсоединения: 1/2″ или 1/4» NPT, M20x1.5 внутр, доступно подсоединение на большой размер с адаптером

Серия G68 Давление: до 200 бар Температура: до 80°C Диаметр шкалы: 100мм Материал корпуса: Алюминий Подсоединения: 1/4» NPT внутренняя

Серия G69 Давление: до 200 бар Температура: до 80°C Диаметр шкалы: 100мм, 150мм Материал корпуса: Алюминий, нержавеющая сталь Подсоединения: 1/2» или 1/4″ NPT, M20x1. 5 внутренняя

Описание

Манометры с трубкой Бурдона

Чувствительным элементом этого типа манометров является трубка Бурдона, согнутая в виде дуги. Трубка деформируется под действием давления, в результате свободный конец дуги перемещается, растягивая или сокращая пружину. Стрелочный механизм приводится в действие движением конца трубки, степень деформации которой пропорциональна измеряемому давлению.

Как правило, для измерения давления 40бар и выше используются трубки Бурдона с несколькими витками.


Диапазон давлений от 0..0,6 до 0…5000бар. Класс точности от 0,1 до 4,0.

Манометры с пластинчатой пружиной

Чувствительным элементом является тонкая гофрированная мембрана, деформирующаяся под действием давления среды. Прогиб пластины,пропорциональный измеряемому давлению, приводит в действие стрелочный механизм. Удобство этого типа манометров связано с легкостью промывки, что необходимо при измерении давления вязких сред. Повышенную стойкость к коррозии обеспечивают возможные специальные покрытия пластины.


Диапазон давлений от 0..16мбар до 0..40бар. Класс точности от 0,6 до 2,5.

Манометры с коробчатой пружиной

Чувствительным элементом является коробка, состоящая из двух мембран, герметично прилегающих друг к другу. Прогиб мембраны, пропорциональный измеряемому давлению, приводит в действие стрелочный механизм. В первую очередь этот тип манометров предназначен для измерения давления газов с высокой точностью.


Диапазон давления от 0..2,5мбар до 0..0,6бар. Класс точности от 0,1 до 2,5.

Дифференциальные манометры

Дифференциальные манометры предназначены для измерения разницы между различными давлениями. Они имеют устройство, аналогичное манометрам с пластинчатой пружиной, за тем лишь исключением, что давление подается в две камеры по разные стороны мембраны.


Диапазон давления от 0..2,5мбар до 0..40бар. Класс точности от 0,6 до 2,5.

Манометры абсолютного давления

Этот тип манометров предназначен для измерения давления независимо от давления окружающей среды (независимо от колебания атмосферного давления). Как правило, они имеют устройство аналогичное обыкновенным манометрам с пластинчатой пружиной, за тем лишь исключением, что с обратной стороны мембраны находится вакуум.


Диапазон давления от 0..16мбар до 0..40бар. Класс точности от 0,6 до 2,5.

Манометрические вентили

Манометрические вентили серии RP

Манометры для измерения давления газа: типы, особенности конструкции и действия измерителей


Нередко появляется необходимость в измерении давления, создаваемого газом. Например, в баллонах, в газопроводах, в различных емкостях и сосудах. Для контроля и мониторинга показателей применяют манометры для измерения давления газа. Эти устройства служат в разных сферах жизнедеятельности, начиная от медицины, заканчивая тяжелой промышленностью.

Для того чтобы приобретение прибора оказалось не напрасным, а купленный манометр соответствовал требованиям производственных процессов, стоит ознакомиться с классификацией. Мы познакомим вас с разновидностями измерителей давления газа. Расскажем об их конструктивных особенностях и принципах действия.

Общая информация

Прибор для измерения давления газов или жидкостей в замкнутом пространстве называется манометром. Его принцип действия основан на равенстве измеряемого давления и силы упругости (деформации) трубчатой пружины (пружинный механизм). В некоторых моделях применяется чувствительная двухпластинчатая мембрана (мембранный тип). Один ее конец запаян в держатель, а другой через тягу взаимодействует с трибко-секторным механизмом, который преобразует перемещение элемента в круговое движение стрелки.

Измерители давления, несмотря на одинаковый принцип действия, применяются для различных условий эксплуатации и имеют разные схемы исполнения. Одни показывают величину давления жидкости, а другие работают только с газом. Некоторые из них применяются в контрольно-измерительной аппаратуре для определения точных показателей давления.

Физический смысл давления

Давление (Р) является физической величиной, которая равна силе (Fn), действующей перпендикулярно на единицу площади поверхности. Иными словами, величина давления в произвольном элементе поверхности определяется таким образом: отношение нормальной составляющей силы (dFn), которая действует на участок поверхности площадью dS. Соотношение имеет следующий вид: P = dFn / dS. Если необходимо вычислить среднее значение величины P, то следует воспользоваться формулой: Pср = F / S.

Единицей измерения является паскаль (Па). Международное обозначение — Pa. Для упрощения расчетов используются единицы измерений с приставками: 1 кПа = 1000 Па, 1 МПа = 1000 кПа = 1000000 Па и т. д. Физический смысл 1 Па: сила, равная 1 Н, равномерно распределена по нормальной поверхности, площадь которой равна 1 метру квадратному. Существуют и другие единицы измерения: бар, килограмм-сила на кв. см., техническая атмосфера, миллиметр ртутного столба, миллиметр и метр водяного столба.

Типы приборов

Приборы, которые измеряют величину избыточного давления и разрежение (ниже атмосферного), имеют определенные разновидности. Они классифицируются следующим образом:

  1. Манометры.
  2. Вакуумметры.
  3. Мановакуумметры.
  4. Напоромеры.
  5. Тягомеры.
  6. Тягонапоромеры.
  7. Барометры.
  8. Тонометры.

Отличие первой группы от всех заключается в диапазоне измерений. Он колеблется от 0,06 до 1000 МПа. Измеряется положительная разность между абсолютным и барометрическим значениями. Вакуумметры измеряют разрежение, т. е. величину ниже атмосферного давления. Третья группа приборов является комбинированной, поскольку измеряет избыточное и вакуумметрическое давление. В первом случае диапазон измерений находится в пределах от 60 до 240000 кПа.

Напоромеры — приборы для измерения величин, значения которых не превышают 40 кПа. Пятая группа измеряет низкие значения (до -40 кПа). Тягонапоромеры являются комбинированными устройствами, измеряющими давление в пределах от -40 кПа до 40 кПа. Барометры показывают величину атмосферного давления. Тонометры применяются в медицине для измерения значений кровяного давления человека.

Классификация манометров по конструкции осуществляется следующим образом: жидкостные, грузопоршневые и деформационные. Последний тип включает в свою конструкцию чувствительный элемент. Он представляет собой трубчатую пружину. В моделях с высоким классом точности применяется мембрана. Класс точности также влияет на классификацию приборов (чем меньше величина, тем он точнее): 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5 и 4.

Способ установки на трехходовой кран

Если планируется, что при проверке данных придется переводить прибор на атмосферное давление, то для этого, как правило, перед ним устанавливают трехходовой кран. Его и используют для подачи атмосферного воздуха. Кроме того, монтаж манометров с трехходовым краном и трубкой сифоном, допускает выполнение замены устройства без прекращения подачи рабочей среды. Кроме этого наличие такого крана позволяет выполнять разные работы тогда, когда прекращение ее работы не обязательно.

Виды манометров

Приборы делятся на определенные виды. Это зависит от функций, которые они выполняют, а также сферы применения. Их можно разделить таким образом:

  1. Общетехнические.
  2. Электроконтактные.
  3. Специальные.
  4. Самопишущие.
  5. Железнодорожные.
  6. Виброустойчивые.
  7. Судовые.
  8. Эталонные.
  9. Автомобильный.

Специалисты рекомендуют каждый из приборов применять только для целей и условий, указанных в руководстве по эксплуатации манометра. Невыполнение требований, указанных в документации, может привести к выходу измерителя из строя. Кроме того, в результате этого возможны грубые нарушения техники безопасности, которые приводят к несчастным случаям.

Общетехнические и электроконтактные

Общетехнические приборы используются для измерения в неагрессивных средах жидкостей, газов и паров. Они бывают радиальными и осевыми. Главным условием эксплуатации является следующее: любое вещество, которое находится в жидком и газообразном состояниях, не реагирующее со сплавами меди.

Электроконтактные приборы имеют, как правило, 2 электрических контакта. Первая группа соответствует минимальной величине давления, а вторая — максимальной. Контакты настраиваются на определенные значения. Принцип действия приборов довольно прост. При снижении величины давления на предельно допустимый уровень, который настраивается, происходит размыкание цепи. Таким же образом работает и верхняя граница.

Возможность замыкания и размыкания контактов можно отключить. Для этого следует установить значение низкой границы на 0, а высокой — на максимальное значение шкалы прибора. Они получили применение в промышленности. Можно использовать также сразу две границы, установив одну стрелку на минимальное значение, а другую — на предельно допустимую величину, на которую рассчитано оборудование.

Для использования одной границы следует установить минимальную в положение 0, а максимальный уровень на необходимое значение. Аналогично устанавливается только нижняя граница, но в этом случае нужно установить стрелку на нужное минимальное значение. Высокий предел поставить на максимальное значение.

Например, в угольной промышленности для охлаждения электродвигателя на конвейере применяется манометр для измерения давления воды. При понижении ее давления до определенного значения двигатель невозможно запустить, что помогает сохранить оборудование от перегрева. Кроме того, выставляется верхний предел. Это нужно для того, чтобы давление воды не вывело из строя систему охлаждения.

Манометры с электрическими контактами не применяются для точных измерений, поскольку стрелочный механизм при взаимодействии с одной из контактных групп показывает значения со значительной погрешностью. При загазованности пространства следует применять модели с взрывозащитой.

Специальные измерители

Специальные манометры делятся на три типа: кислородные, ацетиленовые и аммиачные. Первый тип должен монтироваться на обезжиренные трубы агрегатов, поскольку незначительное загрязнение может привести к взрыву прибора и другого электрооборудования. Они выпускаются в корпусах голубого цвета. На шкале прибора указывает маркировка химической формулы кислорода (O2).

Второй вид применяется в устройствах и механизмах для измерения показаний давления ацетилена. «Внутренняя начинка» измерителя содержит специальный металлический сплав, который не реагирует с газом. Необходимо отметить, что замена деталей на медные недопустима. При взаимодействии газа с медными сплавами может образоваться взрывоопасная ацетиленистая медь. Аммиачные приборы должны быть устойчивыми к коррозийным процессам, поскольку возможно повреждение корпуса с последующей утечкой газа.

Самопишущие регистраторы

Самопишущие регистраторы давления являются сложными электронными устройствами с пишущим механизмом, который состоит из специального пера и устройства подачи чернил. Во время работы прибора выполняется регистрация показаний давления в определенный промежуток времени в виде диаграммы.

Они обладают погрешностью, которая связана со скольжением пера по бумаге. Этот недостаток устранен в современных моделях. При этом применяется специальный порт для подключения струйного или лазерного принтера. Такое усовершенствование позволяет применять самопишущие манометры не только для контроля показания давления, но и для тестирования и точных измерений для разработки различного оборудования.

Железнодорожные и виброустойчивые

Существуют модели, которые применяются в условиях вибраций. Железнодорожные манометры применяются в аппаратуре контроля работы двигателя поездов. Наиболее распространенными моделями считаются МП-2 стрелочного и дискового типов. Манометр с вращающимся диском применяется для измерения Р в неагрессивных средах. Для удобного снятия показаний в состав устройств включена подсветка шкалы.

Диапазоны показаний приборов:

  1. Без диска: от 0 до 16 кгс / кв. см.
  2. С диском: от 0 до 10 кгс / кв. см.

Приборы обладают классами точности 1,5 и 2,5 и могут выдержать вибрации от 5 до 25 Гц с амплитудными значениями, равными 0,1 мм. Виброустойчивые приборы применяются в условиях эксплуатации при высоких значениях вибраций. Некоторые виды измерителей считаются устойчивыми к вибрациям и комбинированными. Например, манометры, которые устанавливаются на выходе мощных шахтных насосных установках.

Эталонные и судовые

Цифровые эталонные (образцовые) манометры применяются для измерения величины давления жидкостей и веществ, которые находятся в газообразном состоянии. Они отличаются высоким классом точности и оснащаются специальным цифровым дисплеем. На нем отображается текущая величина давления в системе, а также превышение номинального уровня (нормальных показателей). Эталонные манометры обладают некоторыми особенностями по сравнению с обыкновенными аналоговыми моделями:

  1. Проверкой и калибровкой других манометров.
  2. Применением в системах безопасности.
  3. Возможностью сохранения показаний.
  4. Выявлением пиковых уровней и помещением этих значений в память.

Очень часто предприятия отправляют измерители давления в метрологические организации для выявления дефектов приборов и их калибровки. Это очень важно, поскольку существенно влияет на сроки эксплуатации оборудования и предупреждение несчастных случаев. Кроме того, эталонные манометры выявляют утечку газов и жидкостей. Если на предприятии установлены такие приборы, то это позволяет существенно снизить появление нештатных ситуаций.

Образцовые манометры эксплуатируются на любых объектах коммунального комплекса, заводах, газопроводах, предприятиях угледобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностях. Кроме того, они являются универсальными, поскольку применяются для работы с жидкостями, газами и парами. Их можно применять в агрессивных и неагрессивных средах. Корпус является герметичным, и надежно защищен от попадания жидкостей, пыли и грязи.

Судовые приборы применяются для эксплуатации на речном и морском видах транспорта. Они устойчивы к вибрациям и агрессивным средам. Достигается это при помощи герметичного корпуса и виброзащиты.

Автомобильная разновидность

Основное предназначение автомобильных манометров — измерение давления воздуха внутри шин автотранспорта. В некоторых моделях машин они включены в стандартную комплектацию. Приборы бывают двух типов: аналоговые (механические) и цифровые. Первые имеют цифровую шкалу со стрелочным указателем. Они считаются более надежными, чем цифровые. Приборы имеют некоторую особенность: при приближении уровня давления к верхней границе его погрешность увеличивается.

Цифровой манометр оснащен жидкокристаллическим дисплеем, на который выводится результат измерения. Измеритель обладает большим классом точности, чем аналоговый. Существенным недостатком приборов этого типа считается наличие источника питания (постоянно нужно иметь запасные батарейки или аккумуляторы). Кроме того, любой тип автомобильного манометра нельзя протирать салфеткой, поскольку это увеличивает погрешность измерений.

Проверка давления исходя из расхода воды

Второй способ определения давления заключается в выполнении расчетов с использованием данных о количестве воды, вытекающей из крана. Помимо этих данных, также потребуется:

  • Узнать конфигурацию трубопровода и определить, из какого материала он изготовлен;
  • Рассчитать диаметр трубы;
  • Определить интенсивность вытекания жидкости;
  • Определить степень открытия крана.

Определить приблизительное давление можно уже после выполненной операции, однако полученные результаты будут очень неточными. Ведь в любом случае банка будет полностью заполнена менее, чем за 10 секунд, из-за чего полученная величина давления будет значительно меньше, чем по регламенту. Тем не менее, отталкиваться всегда нужно от того, что 3-литровая емкость будет полностью заполняться водой за 7 и менее секунд. В таком случае давление внутри трубопровода будет наиболее приближенным к регламентированному.

Принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений давлением столба жидкости. Они имеют простое устройство и высокую точность измерения, широко применяются как лабораторные и поверочные приборы. Жидкостные манометры подразделяются на: U-образные, колокольные и кольцевые.

U-образные. Принцип действия основан на законе сообщающихся сосудов. Они бывают двухтрубные (1) и чашечные однотрубные(2).

1) представляют собой стеклянную трубку 1, укрепленную на плате 3 со шкалой и залитую запорной жидкостью 2. Разность уровней в коленах пропорциональна измеряемому перепаду давления. «-»1.ряд погрешностей: вследствие неточности отсчета положения мениска, изменения Т окруж. среды, явлений капиллярности (устраняется введением поправок). 2. необходимость двух отсчетов, что приводит к увеличению погрешности.

2) предст. собой модификацию двухтрубных, но одно колено заменено на широкий сосуд (чашечку). Под действием избыточного давления уровень жидкости в сосуде снижается, а в трубке повышается.

Поплавковые U-образные дифманометры по принципу действия подобны чашечным, но для измерения давления в них используют перемещение поплавка, помещенного в чашку, при изменении уровня жидкости. По средством передаточного устройства перемещение поплавка преобразуется в перемещение показывающей стрелки. «+» широкий предел измерения.

Колокольные манометры. Используются для измерения перепадов давления и разряжений.

В этом приборе колокол 1, подвешенный на пос-

тоянно растянутой пружине 2, частично погружен в разделительную жидкость 3, налитую в сосуд 4. При Р1=Р2 колокол прибора будет находиться в равновесии. При возникновении разности давлений равновесии нарушит-ся и появиться подъемная сила, кот. будет перемещать колокол. При перемещении колокола пружина сжимается.

Кольцевые манометры. Применяются для измерения разности давления, а также небольших давлений и разряжений. Действие основано на принципе «кольцевых весов».

Рекомендации по выбору

Все модели манометров изготавливаются по определенным государственным стандартам. Следовательно, они являются взаимозаменяемыми. Выбор манометра для отдельного измерения или изготовления манометрических систем необходимо осуществлять по его техническим характеристикам и условиям эксплуатации. Следует обратить внимание на такие характеристики приборов:

  1. Габариты и масса.
  2. Диапазон измерений (максимальная величина).
  3. Вид.
  4. Класс точности.
  5. Степень защиты.
  6. Устойчивость к вибрациям.
  7. Срок службы.
  8. Среда эксплуатации.
  9. Диапазон рабочих температур.
  10. Резьба.

Перед выбором прибора-измерителя следует определить его основные функции в какой-либо системе. Например, нет смысла переплачивать деньги за образцовый манометр для измерения давления в шинах или использования в масляных станциях.

Таким образом, для выбора манометра следует руководствоваться его основными техническими характеристиками и условиями эксплуатации в различных системах. Очень важно придерживаться основных критериев, поскольку это позволит избежать различных неблагоприятных ситуаций.

32.Многоконтурные аср

Многоконтурные АСР обычно используют в тех случаях когда одноконтурный АСР даже с п-регулятором не позволяют получить требуемого кач-ва регулирования (чаще всего это объекты обладающие большим временем запаздывания). Широкое распространение в пищевой промышленности получили каскадные АСР, кот. также относятся к многоконтурным АСР. Каскадные обычно используют в тех случаях, когда наряду с основным технологическим параметром У, можно найти вспомогательный Уштрих, кот. также зависит от основного возмущаещего воздействия, но имеет меньшее время запаздывания.

Часто при решении задач в области физики приходится сталкиваться с такими приборами, как манометры. Но что такое манометр, как он работает и какие виды бывают? Об этом и поговорим сегодня.

Термопроводность

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

Две нити накаливания

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

Манометр Пирани (oдна нить)

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

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

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

Ионизационный манометр

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

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

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

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

Горячий катод

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

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

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

Холодный катод

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

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

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

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

Содержание

  • 1 Описание манометра
  • 2 Разновидности
  • 3 Типы манометров
  • 4 Виды манометров
  • 5 Манометр с трубкой Бурдона 5.1 Принцип работы.
  • 5.2 Температурная шкала.
  • 5.3 Диапазоны измерения.
  • 5.4 Заполняющая жидкость.
  • 5.5 Контакты.
  • 6 Термопроводность
      6.1 Две нити накаливания.
  • 6.2 Манометр Пирани (oдна нить).
  • 6.3 Ионизационный манометр.
  • 6.4 Горячий катод.
  • 6.5 Холодный катод.
  • 7 Применение манометров
  • 8 Цветовая маркировка
  • 9 См. также
  • 10 Примечания
  • 11 Ссылки
  • Подготовка к измерению АД

    Чтобы точно померить систолическое и диастолическое (верхнее и нижнее) давление, необходимо иметь определенные навыки. Немаловажное значение имеет и специальная подготовка. Врачи рекомендуют придерживаться таких правил:

    1. Минимум за 1 час до измерения давления следует отказаться от курения, употребления спиртного и продуктов с содержанием кофеина. Также стоит воздержаться от физических нагрузок;
    2. Не стоит выполнять измерение, если хочется в туалет. Переполненный мочевой пузырь может увеличить показатели приблизительно на 10 пунктов.
    3. Мерить давление следует в комфортной обстановке. Это стоит делать при комнатной температуре.
    4. Измерение стоит проводить в сидячем положении. При этом пациент должен как минимум за 5 минут до манипуляций расслабиться и находиться в спокойном состоянии.
    5. Руку, на которую планируется надевать манжету, следует поставить так, чтобы локоть был расположен на уровне сердца.
    6. Важно хорошо расслабить руку.
    7. Во время процедуры запрещено говорить или двигаться.
    8. При необходимости выполнения нескольких измерений между ними стоит сделать перерыв 3-5 минут. Благодаря этому давление в сосудах после сжимания манжетой нормализуется.


    При наличии отклонений в работе сердца и сосудов мерить с помощью ручного тонометра давление следует регулярно. В домашних условиях рекомендуется придерживаться такого графика:

    1. Утром. Первое измерение выполняют спустя 1 час после пробуждения. Важно учитывать, что перед этим запрещено принимать горячий душ, употреблять кофе, спиртные напитки и тяжелую пищу.
    2. Вечером. Второй раз измерение выполняют вечером. Это позволяет сравнить полученные значения.
    3. По самочувствию. Дополнительные измерения следует проводить, ориентируясь на состояние здоровья человека. Основанием могут стать такие симптомы, как головокружение или головная боль.

    Важно: При отсутствии жалоб у человека измерение давления следует осуществлять не чаще 1 раза в 2 суток. При более частом проведении процедуры есть риск появления высокой ломкости сосудов. Также существует вероятность появления отечности и застоя лимфы.

    Что в итоге?

    Явных проколов наши испытания не выявили. Это хорошее подтверждение тому, что не надо покупать откровенно сувенирные побрякушки, от которых мы сразу и отказались.

    Какой манометр предпочесть — механический или электронный? Электронные сразу выдают результат, не требуя от владельца умения ориентироваться в хитросплетениях малогабаритных шкал, проградуированных в разных единицах измерения. Подсветка для них также не проблема. Правда, батарейки могут разрядиться в самый неподходящий момент, ведь манометр обречен валяться в недрах багажника. Но больше других нам приглянулся AirLine APR-МD‑06: удобный, симпатичный, не врет. Только не забывайте вовремя менять источник питания.

    Распространенные ошибки


    Ниже приведен перечень самых распространенных ошибок, которые могут привести к неправильному результату после измерения АД, а в следствие – к ошибочному диагнозу:

    1. Неправильная подготовка к измерению АД. Очень важно не нагружать организм физическими нагрузками перед процедурой (включая быстрые пешие прогулки и легкую пробежку).
    2. Закатывание рукавов. В этом случае завернутая ткань сдавливает руку, перекрывая естественное кровообращение, что приведет к неверному результату. Лучшим решением будет заранее надеть футболку или кофту с короткими рукавами. Но если вы уже пришли в медицинское учреждение с длинным рукавом, то можно просто вытащить руку из него.
    3. Манжета неподходящего размера. Важно, чтобы размер манжеты тонометра совпадал с обхватом вашей руки. При измерении АД она должна плотно облегать руку и не соскальзывать.
    4. Расположение руки. Ваша рука должна находиться на горизонтальной поверхности, примерно на одном уровне с сердцем. Недопустимо, чтобы она свисала или напрягалась. Это даст ложный результат.

    Надеемся, что данная информация поможет вам разобраться с вопросом о том, как измерить давление механическим тонометром. Достаточно несколько раз провести процедуру самостоятельно или применить полученные теоретические знания на вашем близком человеке. У вас все получится!

    Специальные

    Эта категория приборов используется в разных отраслях промышленности для измерения давления таких газов, как аммиак, водород, кислород, ацетилен и т.д. Чаще всего измерение манометром специальным возможно только одного типа газа. Для каждого такого манометра указывается для измерения давления которого он предназначается. Также и сам манометр окрашивается в определенный цвет, соответствующий цвету газа, для которого этот прибор предназначен. В обозначении прибора также применяется определенная литера. К примеру, аммиачные манометры всегда окрашиваются в желтый цвет, обозначаются литерой A и имеют коррозионостойкое исполнение.

    Существуют специальные виброустойчивые приборы, которые работают в условиях большого пульсирующего давления окружающей среды и сильных вибраций. Если в таких условиях использовать обычный манометр, то долго он не прослужит, т.к. передаточный механизм быстро выйдет из строя. Основной критерий виброустойчивого манометра — это герметичность и коррозионностойкая сталь корпуса.

    Манометры


    Манометры позволяют контролировать давление воздуха в пневмосистеме. Предназначены для газообразных и не сильно вязких сред. Для того, чтобы манометр функционировал исправно — необходимо придерживаться следующих правил:

    • При постоянном давлении – необходимо, чтобы оно находилось в диапазоне от 1/3 – до 1/4 Диапазона шкалы;
    • При переменном давлении — пиковое давление должно быть в пределах 2/3 от максимального значения показания манометра;
    • Температура окружающей среды должна колебаться от – 40°C до +60°C.

    Манометры (осевой подвод воздуха)

    При­соеди­нитель­ный размер мано­метра Диапазон измерений (мПа)
    1/8″ 1 мПа
    1/4″ 1 мПа

    Шкала черного цвета;
    Деление шкалы: МПа/psi;
    Металлический корпус.

    Манометры (осевой подвод воздуха)

    При­соеди­нитель­ный размер мано­метра Диапа­зон изме­рений (бар)
    1/8″ 1 бар 2,5 бар 4 бар 6 бар 10 бар 12 бар 16 бар 25 бар
    1/4″     4 бар 6 бар   12 бар    

    Шкала белого цвета;
    Деление шкалы: бар/psi;
    Пластиковый корпус.

    Манометры (радиальный подвод воздуха)

    При­соеди­нитель­ный размер мано­метра Диапазон измерений (бар)
    1/8″ 6 бар 12 бар    
    1/4″ 6 бар 12 бар 25 бар 40 бар

    Шкала белого цвета;
    Деление шкалы: бар/psi;
    Пластиковый корпус.

    Манометры (осевой подвод воздуха)

    При­соеди­нитель­ный размер мано­метра Диапазон измерений (бар)
    1/8″ 16 бар

    Шкала белого цвета;
    Деление шкалы: бар/мПа;
    Металлический корпус.

    Манометры с фланцем (осевой подвод воздуха)

    При­соеди­нитель­ный размер мано­метра Диапазон измерений (бар)
    1/8″ 2,5 бар 4 бар 6 бар 10 бар 12 бар 16 бар    
    1/4″     6 бар   12 бар   25 бар 40 бар

    Шкала белого цвета;
    Деление шкалы: бар/psi;
    Пластиковый корпус.

    Единицы измерения манометров:

    Единицы измерения шкал манометров могут отличаться, встречаются манометры с двойной шкалой. Ниже приведена таблица, по которой можно посмотреть соотношение единиц давления. Для низких давлений газов обычно применяются кПа.

      Па кПа МПа кГс/см2 bar psi
    Па  1 0.001 0.000001 0.0000102 0.00001 0.00014504
    кПа  1000 0.001 0.0101972 0.01 0.1450377
    МПа  10000000 1000 10.19716 10 145. 0377
    кГс/см2  98066.5 98.0665 0.0980665 0.980665 14.223344
    bar  100000 100 0.1 1.019716 14.50377
    psi  6894.757 6.894757 0.006894756 0.070307 0.0689476

    Точность показаний приборов:

    Требования к точности приборов могут меняться в зависимости от страны-производителя. А так же одно и то же предприятие так же может выпускать манометры одной и той же марки, но разной точности. Одни будут иметь стандартное исполнение и обладать классом точности 1,5, а другие, выполненные на заказ, иметь 1,0. Так же следует помнить простую вещь – на приборе с большим диаметром шкалы показания будут более точными.

    Конструкция манометра:

    Различают радиальный подвод воздуха (присоединение снизу) и осевой (присоединение на тыльной стороне). Приборы с осевым типом присоединения еще называют аксиальными манометрами. По материалу изготовления корпуса могут быть пластиковыми и стальными. Иногда манометры оснащают монтажным фланцем, выполненным из нержавеющей стали. Смотровое окно, циферблат, стрелки изготавливается из пластика. Материал, из которого выполнен механизм – медный сплав. Наиболее популярными на рынке являются манометры с трубчатой пружиной (трубкой Бурдона). Механизм прост и надежен. Выполненная из латуни или фосфористой бронзы трубка при необходимости измерения низких давлений имеет форму полукруга, а для высоких – напоминает виток пружины. При подаче давления – трубка стремится выпрямиться. Один конец трубки закреплен к штуцеру, через который и поступает сжатый воздух. Далее, через рычажно-зубчатую передачу отклоняющаяся под давлением воздуха трубка, выпрямляясь, приводит в движение стрелку, которая и показывает значение на шкале.

    Манометр | PCE Instruments

    Мы предлагаем манометр для определения абсолютного, отрицательного или дифференциального давления в воздухе и жидкостях. Каждый манометр управляется микропроцессорами, чтобы гарантировать высокую точность. Манометр быстро отображает результаты и имеет корпус, устойчивый к воздействию пыли и брызгам воды, что делает устройство идеальным для исследований и разработок. Доступны несколько диапазонов измерений, поэтому вы можете подобрать подходящий для себя манометр.

    Манометр используется для определения абсолютного давления (избыточного и отрицательного), относительного давления воздуха, газов и / или жидкостей. Когда измерение абсолютного давления выполняется в замкнутой системе, необходимо учитывать абсолютное давление снаружи измеряемой системы, поэтому выбирайте манометр, который лучше всего подходит для этих целей. Манометры измеряют давление, будь-то абсолютное или относительное давление газов или жидкостей, они также известны как измерители давления. Большинство доступных устройств используют меру 1 атмосферного давления в качестве эталонного значения, однако некоторые используют вакуум.

    Измерительные приборы, которые мы предоставляем, измеряют избыточное и низкое давление. На сайте PCE мы предлагаем вам манометр абсолютного давления, манометр дифференциального давления и манометры для скорости воздуха. Манометры, продаваемые компанией PCE, являются универсальными устройствами, предназначенными для использования в промышленности или в лабораторной среде. Наши манометры являются надежными и прочными устройствами. С помощью одного из наших манометров вы сможете полностью документировать ваши измерения. В дополнение к другим особенностям, манометры поставляются с программным обеспечением, которое передает измеренные данные на компьютер. Таким образом, вы сможете записывать и сохранять измеренные значения. Три серии манометров из четырех имеют возможность передачи данных на компьютер, принтер или устройство хранения данных.

    Если у вас возникли вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте info- [email protected]

    Приборы для измерения давления больше атмосферного


    Для измерения давления больше атмосферного применяют манометры (так же иногда называют приборы и для определения давления ниже атмосферного — см. далее).

     


     

    Жидкостные манометры бывают открытые и закрытые.

    Открытые жидкостные манометры применяются двух видов: прямые и наклонные. Прямой (рис.294) представляет собой открытую с обеих сторон U-образную трубку, один конец . которой соединяют с системой с измеряемым давлением. Трубка наполнена запирающей жидкостью, в качестве которой служат вода или ртуть, а также силиконы. Преимуществом силиконов является то, что они не смачивают, как вода, стенок трубки и при этом более чувствительны, чем ртуть, к небольшим колебаниям давления.

    Поскольку давление в системе выше атмосферного, столб ртути в правом колене (см. рис. 294) оказывается выше, чем столб ртути в левом колене. Разность их равна величине п, измеряемой по шкале.

    Открытые манометры с наклонным коленом (рис. 295) обладают более высокой чувствительностью по сравнению с прямыми: в наклонном колене жидкость продвигается на большее расстояние, чем в вертикальном. Давление столба h (в мм рт. ст) в этом случае вычисляют путем умножения длины столба жидкости L на синус угла наклона ос, т. е. h = = L sin а.

    В закрытых жидкостных манометрах рабочим телом является газ, находящийся над запирающей жидкостью (ртуть) в закрытом колене (рис. 296). При измерении повышенного давления столб ртути в правом юлене повышается и газ сжимается. Длину его столба измеряют по шкале. Недостатком этим манометров является то, что дааения шкалы у них неравномерные, т. е. более узкие для более высокого давления.

    Металлические манометры. Применяются манометры с пластинчатой пружинйй (рис. 297), у которых, в Отличие от барометров, вместо эвакуированной коробки имеется только эластичная крышка. На одну сторону ее действует измеряемое давление (например, в автоклаве), на другую — атмосферное. Разность этих давлений указывается стрелкой на шкале.

    Трубчатые пишущие манометры (рис. 298) снабжены согнутой неэвакуированной трубкой, имеющей в разрезе эллиптическую форму. Эту трубку соединяют с сосудом, в котором должно быть измерено давление.

    Распространены также специальные манометры, у которых на шкале имеется красная черта, указывающая предельное давление, которое может быть развито в аппарате или сосуде, снабженном таким манометром.




    При помощи системы рычагов и писца давление, развивающееся в аппарате, записывается на специальной круглой диаграмме или, если применен барограф, на плоской диаграмме давление — время.

     

    К оглавлению

     

    см. также

    1. Приборы для измерения давления
    2. Приборы для измерения атмосферного и близкого к нему давления
    3. Приборы для измерения давления больше атмосферного
    4. Приборы для измерения давления ниже атмосферного
    5. Другие способы измерения вакуума
    6. Регуляторы давления или маностаты

    14.4: Измерение давления — Physics LibreTexts

    Цели обучения

    • Определение избыточного и абсолютного давления
    • Объясните различные методы измерения давления
    • Общие сведения о работе барометров с открытой трубкой
    • Подробно опишите, как работают манометры и барометры

    В предыдущем разделе мы вывели формулу для расчета изменения давления для жидкости в гидростатическом равновесии.Как оказалось, это очень полезный расчет. Измерения давления важны в повседневной жизни, а также в научных и инженерных приложениях. В этом разделе мы обсудим различные способы регистрации и измерения давления.

    Зависимость избыточного давления от абсолютного давления

    Предположим, что манометр на полном акваланге показывает 3000 фунтов на квадратный дюйм, что составляет примерно 207 атмосфер. Когда клапан открывается, воздух начинает выходить, потому что давление внутри резервуара превышает атмосферное давление снаружи резервуара.Воздух продолжает выходить из резервуара до тех пор, пока давление внутри резервуара не сравняется с давлением атмосферы вне резервуара. В этот момент манометр на резервуаре показывает ноль, даже если давление внутри резервуара на самом деле составляет 1 атмосферу — такое же, как давление воздуха вне резервуара.

    Большинство манометров, таких как датчик на акваланге, откалиброваны так, чтобы показывать ноль при атмосферном давлении. Показания давления от таких манометров называются манометром давлением , что представляет собой давление относительно атмосферного давления.Когда давление внутри резервуара превышает атмосферное давление, манометр показывает положительное значение. Некоторые манометры предназначены для измерения отрицательного давления. Например, многие физические эксперименты должны проводиться в вакуумной камере, жесткой камере, из которой откачивается часть воздуха. Давление внутри вакуумной камеры меньше атмосферного, поэтому манометр на камере показывает отрицательное значение. В отличие от манометрического давления, абсолютное давление учитывает атмосферное давление, которое фактически увеличивает давление в любой жидкости, не заключенной в жесткий контейнер.

    Определение абсолютного давления

    Абсолютное давление или полное давление складывается из манометрического и атмосферного давления:

    \ [p_ {abs} = p_ {g} + p_ {atm} \ label {14.11} \]

    , где p abs — абсолютное давление, p g — манометрическое давление, а p атм — атмосферное давление.

    Например, если манометр показывает 34 фунта на квадратный дюйм, то абсолютное давление составляет 34 фунта на квадратный дюйм плюс 14,7 фунта на квадратный дюйм (p атм фунтов на квадратный дюйм) или 48.7 фунтов на квадратный дюйм (эквивалент 336 кПа).

    В большинстве случаев абсолютное давление жидкости не может быть отрицательным. Жидкости выталкивают, а не вытягивают, поэтому наименьшее абсолютное давление в жидкости равно нулю (отрицательное абсолютное давление — это притяжение). Таким образом, минимально возможное избыточное давление p g = −p атм (что делает p abs равным нулю). Теоретически нет предела тому, насколько большим может быть манометрическое давление.

    Измерение давления

    Для измерения давления используется множество устройств, от шинных манометров до тонометров.Многие другие типы манометров обычно используются для проверки давления жидкостей, например, механические манометры. Мы рассмотрим некоторые из них в этом разделе.

    Любое свойство, которое известным образом изменяется в зависимости от давления, можно использовать для создания манометра. Некоторые из наиболее распространенных типов включают тензодатчики, которые используют изменение формы материала под давлением; емкостные манометры, в которых используется изменение электрической емкости из-за изменения формы под давлением; пьезоэлектрические манометры, которые создают разность напряжений на пьезоэлектрическом материале под разницей давления между двумя сторонами; и ионные датчики, которые измеряют давление путем ионизации молекул в сильно вакуумированных камерах.Различные манометры полезны в разных диапазонах давления и в разных физических ситуациях. Некоторые примеры показаны на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (a) Манометры используются для измерения и контроля давления в газовых баллонах. Сжатые газы используются во многих промышленных и медицинских целях. (b) Манометры бывают разных моделей, но все они предназначены для одной и той же цели: для измерения внутреннего давления в шинах. Это позволяет водителю поддерживать давление в шинах, оптимальное для веса груза и условий движения.(c) Ионизационный датчик — это высокочувствительное устройство, используемое для контроля давления газов в замкнутой системе. Молекулы нейтрального газа ионизируются за счет высвобождения электронов, и ток преобразуется в показания давления. Ионизационные датчики обычно используются в промышленных приложениях, в которых используются вакуумные системы.

    Манометры

    В одном из наиболее важных классов манометров применяется свойство, заключающееся в том, что давление, обусловленное весом жидкости постоянной плотности, определяется выражением p = h \ (\ rho \) g.U-образная трубка, показанная на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), является примером манометра ; в части (а) обе стороны трубы открыты для атмосферы, позволяя атмосферному давлению равномерно снижаться с каждой стороны, чтобы его эффекты нейтрализовались.

    Манометр, только одна сторона которого открыта в атмосферу, является идеальным устройством для измерения манометрического давления. Манометрическое давление p g = h \ (\ rho \) g и определяется путем измерения h. Например, предположим, что одна сторона U-образной трубки подключена к некоторому источнику давления p abs , например баллону в части (b) рисунка или вакуумной банке с арахисом, показанной в части (с).Давление передается на манометр в неизменном виде, и уровни жидкости больше не равны. В части (b) p abs больше атмосферного давления, тогда как в части (c) pabs меньше атмосферного давления. В обоих случаях p abs отличается от атмосферного давления на величину h \ (\ rho \) g, где \ (\ rho \) — плотность жидкости в манометре. В части (b) p abs может поддерживать столб жидкости высотой h, поэтому он должен оказывать давление h \ (\ rho \) g, превышающее атмосферное давление (манометрическое давление p g положительное).В части (c) атмосферное давление может поддерживать столб жидкости высотой h, поэтому p abs меньше атмосферного давления на величину h \ (\ rho \) g (манометрическое давление p g отрицательное). .

    Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Манометр с открытой трубкой имеет одну сторону, открытую в атмосферу. (a) Глубина жидкости должна быть одинаковой с обеих сторон, иначе давление, оказываемое каждой стороной на дно, будет неравным, и жидкость будет течь с более глубокой стороны. (b) Положительное манометрическое давление p g = h \ (\ rho \) g, передаваемое на одну сторону манометра, может поддерживать столб жидкости высотой h.(c) Аналогично, атмосферное давление больше отрицательного манометрического давления p g на величину h \ (\ rho \) g. Жесткость банки предотвращает передачу атмосферного давления на арахис.

    Барометры

    Манометры обычно используют U-образную трубку жидкости (часто ртути) для измерения давления. Барометр (рис. \ (\ PageIndex {3} \)) — это устройство, которое обычно использует один столбик ртути для измерения атмосферного давления. Барометр, изобретенный итальянским математиком и физиком Евангелистой Торричелли (1608–1647) в 1643 году, состоит из стеклянной трубки, закрытой с одного конца и заполненной ртутью.Затем трубку переворачивают и помещают в бассейн с ртутью. Это устройство измеряет атмосферное давление, а не манометрическое, потому что над ртутью в трубке создается почти чистый вакуум. Высота ртути такова, что h \ ​​(\ rho \) g = p атм . Когда атмосферное давление меняется, ртуть поднимается или падает.

    Синоптики внимательно следят за изменениями атмосферного давления (часто указываемого как барометрическое давление), поскольку повышение уровня ртути обычно свидетельствует об улучшении погоды, а падение ртути указывает на ухудшение погоды.Барометр также можно использовать как высотомер, поскольку среднее атмосферное давление зависит от высоты. Ртутные барометры и манометры настолько распространены, что единицы измерения атмосферного давления и артериального давления часто используются в миллиметрах ртутного столба.

    Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): ртутный барометр измеряет атмосферное давление. Давление, обусловленное весом ртути, h \ (\ rho \) g, равно атмосферному давлению. Атмосфера способна поднять ртуть в трубке на высоту h, потому что давление над ртутью равно нулю.

    Пример \ (\ PageIndex {1} \): Высота жидкости в открытой U-образной трубе

    U-образная трубка с обоими открытыми концами заполнена жидкостью плотностью \ (\ rho_ {1} \) на высоту h с обеих сторон (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Жидкость с плотностью \ (\ rho_ {2} <\ rho_ {1} \) наливается с одной стороны, и Жидкость 2 оседает поверх Жидкости 1. Высота на двух сторонах разная. Высота до верха жидкости 2 от поверхности раздела составляет h 2 , а высота до верха жидкости 1 от уровня поверхности раздела составляет h 1 .Выведите формулу для разницы в высоте.

    Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): две жидкости разной плотности показаны в U-образной трубке.

    Стратегия

    Давление в точках на одинаковой высоте с двух сторон U-образной трубки должно быть одинаковым, пока эти две точки находятся в одной и той же жидкости. Поэтому мы рассматриваем две точки на одном уровне в двух рукавах трубки: одна точка — это граница раздела на стороне жидкости 2, а другая — точка в рукаве с жидкостью 1, которая находится на том же уровне, что и интерфейс в другой руке.Давление в каждой точке обусловлено атмосферным давлением плюс вес жидкости над ним.

    Давление на стороне с жидкостью 1 = p 0 + \ (\ rho_ {1} \) gh 1

    Давление на стороне с жидкостью 2 = p 0 + \ (\ rho_ {2} \) gh 2

    Решение

    Поскольку две точки находятся в жидкости 1 и находятся на одинаковой высоте, давление в двух точках должно быть одинаковым. Следовательно, имеем

    \ [p_ {0} + \ rho_ {1} gh_ {1} = p_ {0} + \ rho_ {2} gh_ {2} \ ldotp \ nonumber \]

    Следовательно,

    \ [\ rho_ {1} h_ {1} = \ rho_ {2} h_ {2} \ ldotp \ nonumber \]

    Это означает, что разница в высоте с двух сторон U-образной трубы составляет

    .

    \ [h_ {2} — h_ {1} = \ left (1 — \ dfrac {p_ {1}} {p_ {2}} \ right) h_ {2} \ ldotp \ nonumber \]

    Результат имеет смысл, если мы установим \ (\ rho_2 = \ rho_1 \), что даст h 2 = h 1 .{5} \; Па \ лдотп \]

    Миллибар — удобная единица измерения для метеорологов, потому что среднее атмосферное давление на уровне моря на Земле составляет 1,013 x 10 5 Па = 1013 мбар = 1 атм. Используя уравнения, полученные при рассмотрении давления на глубине в жидкости, давление также можно измерить в миллиметрах или дюймах ртутного столба. Давление внизу 760-миллиметрового столба ртути при 0 ° C в емкости, где откачана верхняя часть, равно атмосферному давлению. Таким образом, 760 мм рт. Ст. Также используется вместо давления в 1 атмосферу.{5} \; Па $ $$ 1 \; торр = 1 \; мм \; Hg = 122,39 \; Па $

    Авторы и указание авторства

    • Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

    Как рассчитать давление манометра с открытой трубкой

    AutoQuiz редактирует Джоэл Дон, менеджер ISA по социальным сетям.

    Этот вопрос викторины по отрасли автоматизации исходит из программы сертифицированного специалиста по системам управления ISA (CCST). Сертифицированные специалисты по системам управления калибруют, документируют, устраняют неисправности и ремонтируют / заменяют контрольно-измерительные приборы для систем, которые измеряют и контролируют уровень, температуру, давление, расход и другие параметры процесса. Щелкните эту ссылку для получения дополнительной информации о программе CCST.

    Если манометр с открытой трубкой показывает 6,11 дюйма ртутного столба, что такое измерение давления?

    A) 2 фунта / кв. Дюйм
    B) 3 фунта / кв. Дюйм
    C) 17.89 фунтов на квадратный дюйм
    D) 3 фунта на квадратный дюйм
    E) ничего из вышеперечисленного

    Во-первых, вспомним устройство манометра с открытой трубкой.

    А теперь вспомним определения и номенклатуру давления.

    P абсолютный = P манометрический + P атмосферный , который часто обозначается как P a = P g + P атм или psia = psig + P атм .

    Глядя на схему манометра с открытой трубкой, можно увидеть, что для ответа на этот вопрос нужно значение h (P 2 ) или фунт / кв.

    Следующая работа — преобразовать единицы ртутного столба в фунты на квадратный дюйм (psi).

    Используйте преобразование 29,921 дюйма ртутного столба при 0 ° C в 14,696 фунта f / дюйм 2 при 0 ° C, чтобы получить 3 фунта на кв.

    Будьте осторожны, чтобы не выбрать ответ C, который является довольно хорошим ответом для абсолютного давления (psia), но не для манометрического давления (psig). Ответ B — это правильный числовой ответ для неправильного параметра (psia).

    О редакторе
    Джоэл Дон — менеджер сообщества ISA и независимый консультант по контент-маркетингу, социальным сетям и связям с общественностью. До своей работы в области маркетинга и PR Джоэл работал редактором региональных газет и национальных журналов по всей территории США. Он получил степень магистра в школе Медилл Северо-Западного университета со специализацией в области науки, техники и биомедицинских маркетинговых коммуникаций, а также степень бакалавра. ученой степени Калифорнийского университета в Сан-Диего.

    Связаться с Джоэлем

    Конспект лекций RMP

    Конспект лекций RMP

    Переменные процесса: давление

    «Давление» — это отношение нормальной силы к площади, на которую действует сила. Единицы таким образом или .

    Гидростатическое давление

    Представьте столб жидкости высотой х и площадью поперечного сечения. А . Жидкость имеет плотность rho. Давление P в основании столбец по определению представляет собой силу, приложенную к основанию, деленную на участок А ; эта сила — это вес колонны плюс любая сила, действующая на вершина.

    Это формула давления, создаваемого столбом жидкости, или «гидростатического давления». давление».

    ПРИМЕР: Какое гидростатическое давление оказывает вода на глубине 6 футов цилиндрический резервуар диаметром 90,0 галлона?

    Если мы посмотрим на формулу гидростатического давления, мы увидим, что нам нужен давление в верхней части колонны, плотность жидкости и высота колонны.

    Плотность, которую мы ищем: 62,4 фунта / фут 3 для воды

    Нам не дана высота столбца, но у нас есть размеры на танк.Поскольку объем — это произведение площади и высоты, мы должны иметь возможность вернуть желаемое число.

    Предположим: резервуар имеет постоянное поперечное сечение.

    Предположим: на верхнюю часть столбца
    не действует давление. Мы делаем это, потому что нам не дают более точной информации. Собственно, воздух над колонкой оказывает давление.

    Атмосферное давление

    Воздух — это жидкость, поэтому воздух над землей оказывает гидростатическое воздействие. давление на поверхность. Это атмосферное давление .если ты посмотрите на уравнение гидростатического давления, вы увидите, что давление оказываемое воздействие будет зависеть от высоты колонны и плотности воздуха. На уровне моря давление составляет

    Он будет уменьшаться с увеличением высоты. Пониженное давление почему затрудняется дыхание (у спортсменов «на высоте»).

    Для многих расчетов полезно иметь фиксированное эталонное значение для атмосферное давление. Используется значение уровня моря. Это называется «стандартная атмосфера».Это значение также используется как единица измерения давления. измерение ( атм, ). Его можно использовать в домашних заданиях и т. Д., , если нет другой информации об атмосферном условия .

    «Голова»

    На уроках химии вы, вероятно, видели давление, измеряемое в мм рт. Ст. (также известный как Торр). Это не «естественные» единицы давления (сила / площадь) — так откуда они взялись? Мы только что заметили, что столб жидкости производит давление, так что высота столбца является индикатором создаваемое давление.Этот принцип лежит в основе одного из традиционные методы измерения давления: манометр . Когда давление выражается через высота жидкости, она называется «голова» жидкости. Обычно вода или используется ртуть.

    Головные устройства в основном используются для очень низкого давления и выражаются в миллиметрах. Hg »или« в h3O ».

    Преобразование между силой / арми и головными единицами очень просто. Вы используете член веса жидкости из уравнения гидростатического давления:


    ПРИМЕР: Возьмите результат сверху и выразите его «головой».


    Манометры

    Старый простой способ измерения давления — манометр. А П-образная трубка частично заполнена жидкостью, обычно водой или ртутью. Каждый конец подключен к источнику давления, и разница в жидкости высота соответствует разнице давлений.

    Внизу манометра сила одной ноги уравновешивает против силы другого. Уравнение баланса сил может быть написано:

    Это общая форма «уравнения манометра», которую можно использовать для решения практически любая проблема типа манометра.Если вы изучите это уравнение, вы может легко упростить его для любого случая, с которым вы столкнетесь — несколько жидкостей, давление в кранах и т. д.

    Часто манометр подключают таким образом, чтобы та же самая жидкость присутствовала на верхних частях обе ноги. В этом случае, и если используется только одна жидкость манометра, есть только две плотности, и термины можно объединить. Ты также можно сгруппировать два термина высоты и выразить их как разницу. Это дает «уравнение дифференциального манометра»:

    Уравнение дифференциального манометра часто используется для определения скорость потока.Если ограничение (отверстие, клапан и т. Д.) Размещено в линия, по которой течет текучая среда, вызовет падение давления. А Затем манометр можно использовать для измерения падения давления. Давление разница пропорциональна квадрату расхода.

    Absolute

    против Gage

    Если вы посмотрите на манометр, вы увидите, что он на самом деле не измеряет давление, но вместо этого определяет разницу в давлении между краны. Практически все устройства для измерения давления имеют такое же ограничение.Таким образом, большинство давлений измеряется относительно некоторого известного значения.

    Получение «нулевого» давления может быть сложным и дорогостоящим. Для большинства измерения, более практично измерять относительно атмосферное давление. Например, чтобы использовать манометр, вы можете прикрепить один конец к источнику давления, который нужно измерить, а другой оставьте открытым в атмосферу. Это настолько распространено, что давление, измеренное в этом способом обозначены манометрического давления . Если абсолютное давление необходимо измерить, необходимо откачайте один конец манометра, чтобы жидкость работала против вакуум.

    Таким образом, манометр с «закрытым концом» измеряет абсолютное давление, а манометр Манометр с открытым концом измеряет избыточное давление. «Барометр» измеряет атмосферное давление.

    Давление меньше атмосферного — это «вакуум». Распространенной практикой является утверждение отрицательное избыточное давление как положительный вакуум. Пылесосы часто перечислены в головные устройства.

    Приведенная ниже таблица может помочь отслеживать происходящее.


    Артикул:

    1. р.М. Фельдер и Р. В. Руссо, Элементарные принципы Химические процессы (2-е издание), Джон Вили, 1986, стр. 55-62.

    R.M. Цена
    Оригинал: 3.06.94
    Изменено: 9/1 / 94,6 / 21 / 96,7 / 13/98, 01.09.98; 25.05.2004

    Авторское право 1998, 2004 г., R.M. Цена — Все права защищены.

    Измерение давления газа манометрами

    Давление

    Свойства материи

    Измерение давления газа манометрами

    Практическая деятельность для 14–16

    Демонстрация

    Имеет ли значение площадь трубки манометра при измерении давления?

    Аппаратура и материалы

    • Манометр с U-образной трубкой, 1.5 м высотой
    • Манометр с неравными ножками, высотой 0,75 м
    • Аспиратор (10 литров)
    • Пищевой краситель

    Примечания по технике безопасности и охране труда

    Прочтите наше стандартное руководство по охране труда

    Установите манометр 1,5 м вертикально, удерживая его за основание с прорезями. Один рычаг должен быть съемным, чтобы его можно было заменить трубкой той же длины, но большего диаметра. Если это невозможно, соедините вместе две неравные руки.

    Наполните его водой, подкрасив несколькими каплями пищевого красителя, чтобы он был хорошо виден.

    Давление газа обычно составляет около 25 см водяного столба. При заполнении трубок должно быть достаточно воды, чтобы учесть это изменение уровня.

    Процедура

    1. Подключите местную подачу газа к манометру.
    2. Заменить одно плечо манометра на трубку большего диаметра и повторить.
    3. Подключите подачу газа к аспиратору.Его следует подключать к каждому концу аспиратора по очереди, как показано на схемах ниже, чтобы показать, что разница в уровне остается прежней.

    Учебные заметки

    • Эти три эксперимента следует поставить рядом.
    • Задайте вопрос: «Будет ли какая-либо разница в показаниях манометра для данного давления, если площадь поперечного сечения жидкости в трубке будет изменена с одной стороны?» Как ни удивительно для юных студентов, разница в уровнях всегда одинакова.
    • Манометры с разными плечами следует подключать к источнику газа сначала с одной стороны, а затем с другой, чтобы увидеть, имеет ли значение, какая сторона является входом.
    • Те, кто может привести математический аргумент о том, что давление равно дополнительному весу поддерживаемой воды / площади, тогда они увидят, что высота дополнительного столба воды не зависит от площади поперечного сечения. Для некоторых можно исследовать уравнение давления p = hρg .
    • Для некоторого конкретного давления исследуйте уравнение p = hρg .
    • h = разница в высоте колонн
    • ρ = плотность жидкости в колоннах
    • г = напряженность гравитационного поля = 10 Н / кг

    Эксперимент прошел проверку на безопасность в июле 2007 г.

    Манометр — обзор | Темы ScienceDirect

    5.2 Типы тензиометров

    Тензиометры имеют три типа считывающих устройств: сборки ртутных манометров, вакуумметры с круговой шкалой и датчики давления.Приборы с ртутными манометрами прикреплены к трубкам различной длины с пористыми чашками у основания, которые вставляются в почву (рис. 5.6). Ртутные манометры больше не доступны в продаже. Это связано с тем, что ртуть нельзя пересылать по почте (Мэри К. Кнапп, государственный климатолог Канзаса, личное сообщение, 7 сентября 2011 г.). (Следовательно, ртутные термометры на официальной метеостанции Манхэттена, штат Канзас, были заменены термометрами с цифровым дисплеем, который постоянно меняется.Однако, несмотря на то, что ртутные манометры вышли из моды, все еще можно создавать ртутные тензиометры на заказ. Затем их можно использовать для специальных целей, например, для измерения матричного потенциала почвы в тепличных горшках. Они обеспечивают превосходную точность (Лойд Р. Стоун, Департамент агрономии, личное сообщение, 8 июня 2013 г.).

    РИСУНОК 5.6. Тензиометр с ртутным манометром.

    На основе рисунка из брошюры компании Soilmoisture Equipment Corp., Санта-Барбара, Калифорния.Воспроизведено с разрешения Soilmoisture Equipment Corp.

    Используемые в настоящее время тензиометры позволяют считывать показания с помощью вакуумметров с круговой шкалой или датчиков давления. Корпорация Soilmoisture Equipment Corporation (Санта-Барбара, Калифорния) предоставляет тензиометры с вакуумными стрелочными индикаторами, включая «Jet Fill» (рис. 5.7) для стационарной установки и датчик «Quick Draw» (рис. 5.8), который представляет собой переносной датчик, предназначенный для работы в сложных условиях. использовать. Вакуумные тензиометры с круговой шкалой могут быть получены для различных глубин от Soilmoisture (6-, 12-, 18-, 24-, 36-, 48- и 60-дюймовые глубины или 15, 30, 46, 61, 91, 122 и 152 см соответственно).Лабораторные тензиометры могут работать на больших глубинах. Они называются усовершенствованными тензиометрами и могут использоваться для мониторинга свалок на глубине от 0,15 до 30 м (Hubbell and Sisson, 1998). Для работы в теплице с горшками можно использовать модель 2100F компании Soilmoisture с вакуумным индикатором (керамическая чашка: диаметр 0,6 см; длина 2,4 см), поскольку это миниатюрный тензиометр (Zhang and Kirkham, 1995).

    РИСУНОК 5.7. Тензиометр Jet Fill от Soilmoisture Equipment Corporation.

    Предоставлено Soilmoisture Equipment Corp., Санта-Барбара, Калифорния.

    РИСУНОК 5.8. Тензиометр Quick Draw от Soilmoisture Equipment Corporation. На одной стороне находится пробоотборник для грунта, а на другой — тензиометр.

    Предоставлено Soilmoisture Equipment Corp., Санта-Барбара, Калифорния.

    Tensimeter ™ (рис. 5.9 и 5.10), продаваемый компанией Soil Measurement Systems (Тусон, Аризона), представляет собой быстрый, простой и портативный метод считывания тензиометров с чувствительностью 1 мбар с использованием датчика давления. Этот метод был первоначально описан Marthaler et al.(1983), а схема тензиометра показана на рисунке 5.11. Можно использовать любой обычный тензиометр. Трубка закрывается пробкой с перегородкой, которая образует герметичное уплотнение во время и после введения иглы шприца через пробку. Давление воздуха в верхнем конце трубки измеряется путем введения иглы шприца, прикрепленной к датчику давления, через перегородку (рис. 5.12). Направляющая трубка удерживает систему преобразователя в вертикальном положении при размещении на тензиометре и центрирует иглу в перегородке.Внутренний диаметр направляющей трубки соответствует внешнему диаметру пробки и трубки из оргстекла. Преобразователь состоит из стального корпуса со стальной мембраной преобразователя, разделяющей корпус на верхнюю и нижнюю камеры. Верхняя камера находится под атмосферным давлением. Через иглу шприца давление воздуха в нижней камере уравновешивается давлением внутри трубки, вызывая небольшое отклонение стальной мембраны. Это отклонение изменяет сопротивление кремниевых полупроводников, встроенных в мембрану.Экранированный четырехжильный провод соединяет кремниевый элемент с измерителем удельного сопротивления. Счетчик откалиброван для считывания непосредственно в миллибарах (мб) (которые можно преобразовать в сантибары, куб.см) или сантиметрах водяного столба. В отличие от вакуумметров, показания Tensimeter ™ дают единичные показания с точностью до ближайшей единицы (например, значение в сантибарах) (Лойд Р. Стоун, личное сообщение, 8 июня 2013 г.). (Чтобы сохранить растения в условиях хорошего полива, Loyd Stone поливает, когда тензиометр на глубине 50 см показывает 50 куб.)

    РИСУНОК 5.9. Фотография Tensimeter ™ систем измерения почвы. Игла, которая протыкает пробку перегородки, схематично показанная на рис. 5.11, находится внутри пластикового цилиндра справа. Игла также схематически изображена на рис. 5.12.

    Предоставлено компанией Soil Measurement Systems, Тусон, Аризона. (Цветную версию этого рисунка можно найти в онлайн-версии этой книги.)

    РИСУНОК 5.10. Фотография Tensimeter ™ в полевых условиях.

    Предоставлено компанией Soil Measurements Systems, Тусон, Аризона. (Цветную версию этого рисунка можно найти в онлайн-версии этой книги.)

    РИСУНОК 5.11. Схема тензиометра с пробкой для перегородки. Игла Tensimeter ™, показанная на рисунке 5.9, прокалывает пробку перегородки.

    Из Marthaler et al. (1983). Американское общество почвоведов: Мэдисон, Висконсин. Перепечатано с разрешения Американского общества почвоведов.

    РИСУНОК 5.12. Схема датчика давления с прикрепленной иглой шприца.Игла показана на фотографии Tensimeter ™ на Рисунке 5.9.

    Из Marthaler et al. (1983). Американское общество почвоведов: Мэдисон, Висконсин. Перепечатано с разрешения Американского общества почвоведов.

    При использовании в полевых условиях тензиометры вставляются в почву для постоянного использования в течение сезона. Чтобы работать с Tensimeter ™, просто поместите датчик над тензиометром. Игольчатый зонд проникает в пробку перегородки тензиометра. Напряжение внутри тензиометра измеряется и отображается в цифровом виде (в мбар или см).Можно получить до 45 показаний на перегородку (45 игл), прежде чем потребуется замена резиновой перегородки (Лойд Р. Стоун, личное сообщение, 8 июня 2013 г.). Можно снять около 75 отсчетов (считайте 75 тензиометров) в час; на одно чтение требуется около 15 с. Показания можно записывать вручную, потому что это дешевый и точный метод. При исследовании подземного капельного орошения кукурузы ( Zea mays L.) в западной части Канзаса десятки тензиометров были установлены в течение нескольких сезонов (Дарусман и др., 1997а, б; Lamm et al., 1997), и скорость снятия показаний была важна при измерении многочисленных тензиометров.

    При использовании Tensimeter ™ необходимо различать показания на считывающем устройстве и потенциал в рассматриваемой точке в почве (где проводится измерение). Это два разных значения. Предположим, у нас есть тензиометр длиной 160 см. Чтобы откалибровать такой тензиометр (длиной 160 см), Лойд Стоун помещает керамическую чашку в емкость с водой так, чтобы керамика была просто покрыта (Loyd R.Stone, личное сообщение, 9 июля 2013 г.). Он ставит тензиометр в полностью вертикальное положение и позволяет керамической чашке намочить пару дней. Затем он считывает показания тензиметра ™. Напряжения нет, поэтому показание должно быть -160 см, потому что это длина висящего столба воды под напряжением. Затем он помещает в поле тензиометр длиной 160 см. Если он получает значение -180 см, он знает, что существует матричный потенциал -20 см. Он должен вычесть длину висячего столба воды (-160 см), чтобы получить это значение.Таким образом, матричный потенциал в рассматриваемой точке почвы равен -20 см. Если он получает значение -140 см, он знает, что у него есть потенциал погружения (давления) 20 см (положительное значение) в рассматриваемой точке в почве. Матричный потенциал всегда отрицательный. Он калибрует каждый тензиометр разной длины, поэтому он знает, какую длину вычесть из своих показаний. Marthaler et al. (1983) также объясняют эту процедуру с помощью Tensimeter ™. Длину стержня тензиометра необходимо вычесть из показаний Tensimeter ™, чтобы получить матричный потенциал (или потенциал давления, если он есть).Однако в случае вакуумметров длину стержня не нужно вычитать, потому что, когда их настраивают, они настраивают манометр на ноль. Однако, если не настроить вакуумметр на ноль, его показания будут отражать длину тензиометра. Тогда можно было бы определить потенциал погружения с помощью вакуумметра, потому что стрелка упадет и покажет более низкое значение, указывающее на потенциал давления (Лойд Р. Стоун, личное сообщение, 9 июля 2013 г.). Если игла поднимается, значит, у человека есть матричный потенциал.Показания ртутного тензиометра также включают длину тензиометра. Чтобы обнулить значение ртутного тензиометра, см. Раздел 5.4 этой главы. Чтобы узнать направление движения воды между двумя тензиометрами, необходимо также учитывать потенциальную энергию гравитации и добавить ее к матричному потенциалу, что мы сделали в главе 4.

    Используете ли вы тензиометры с датчиками или вакуумметры, зависит от стоимости ( Лойд Р. Стоун, личное сообщение, 8 июня 2013 г.). Например, если нужно всего несколько измерений, а датчик стоит 2000 долларов, а вакуумметр стоит 90 долларов, то покупка нескольких вакуумметров будет правильной процедурой.Однако, если кто-то хочет измерить поле множеством тензиометров, то разумным с финансовой точки зрения подходом будет покупка преобразователя.

    Датчики электрического сопротивления доступны для оценки напряженности влажности почвы (Международное агентство по атомной энергии, 2008 г., стр. 123). Они состоят из пористого тела (блока), в который заделана пара электродов. Либо сам датчик изготовлен из CaSO 4 (известный как гипс или гидратированный гипс), либо в корпус датчика встроена гранула из CaSO 4 .Датчик можно закопать в почву на любой желаемой глубине. Пористый датчик показывает характеристическую кривую влажности почвы так же, как и почвенный датчик (описание характеристической кривой влажности почвы см. В главе 6). Следовательно, по мере смачивания и высыхания окружающей почвы датчик также смачивается и сохнет. Двухжильный провод от датчика подключается к измерителю, который используется для считывания сопротивления датчика. Сульфат кальция — это слаборастворимая соль, которая растворяется в воде в пористом датчике и делает воду проводящей.Чем больше воды в датчике, тем более проводящей является среда между электродами. То есть сопротивление уменьшается по мере увеличения содержания воды (Международное агентство по атомной энергии, 2008). Датчики электрического сопротивления широко используются для измерения напряжения влажности почвы. Однако для точных измерений в экспериментальной работе следует использовать тензиометры, а не датчики электрического сопротивления. Tensimeter ™ дает точные и уникальные показания в отличие от датчиков электрического сопротивления (Loyd R.Stone, личное сообщение, 8 июня 2013 г.).

    Измерение артериального давления на руке с использованием различных осциллометрических манометров по сравнению с аускультативными показаниями

    Были испытаны пять различных полуавтоматических манометров, в которых осциллометрия является принципом измерения. Три манометра (Omron R4, A&D UB 322 и Braun) были манометрами для запястья, в которых окклюзионная манжета размещается вокруг ладонной поверхности запястья. Два манометра (A&D UA 777 и Omron M4) измеряют на плече.В исследование были включены 72 пациента с систолическим артериальным давлением (САД) от 110 до 200 и диастолическим артериальным давлением (ДАД) от 62 до 114 мм рт. Сорок пять субъектов принимали гипотензивные препараты, когда проводились манометрические тесты. Каждый из манометров был протестирован двойным измерением артериального давления против двух аускультативных измерений, сделанных до и после полуавтоматических измерений. Все аускультативные измерения выполняются одним и тем же наблюдателем, который был ослеплен для измерений с помощью полуавтоматических манометров.Средняя разница между осциллометрическими записями и аускультативными измерениями варьировала от +1,2 до -8,5 мм рт. Ст. Для САД и от -0,5 до -8,3 мм рт. Ст. Для ДАД. Тем не менее, индивидуальные различия значительно варьировались, стандартное отклонение разницы составляло от 8 до 18 мм рт. Ст. Для САД с самыми высокими значениями для наручных манометров. Что касается ДАД, стандартное отклонение разницы для всех пяти манометров составляло от 6 до 8 мм рт. Ст., С самыми высокими значениями для манометров на запястье.Ни один из протестированных манометров не соответствовал критериям оценки A или B в ранее введенной классификации Британского общества гипертонии. В заключение, манометры на плече имеют точность измерения САД немного выше, чем наручные манометры, в то время как нет большей разницы в точности измерения ДАД. Самым важным моментом является то, что точность измерения у одного пациента непредсказуема. Если подготовлены домашние показания, проверка точности результатов аускультативных записей должна проводиться у каждого пациента.В клинических палатах важно знать точность измерения, если осциллометрические измерения вводятся вместо аускультативных.

    8 Распространенных причин отказа манометра

    Отказ манометра можно отнести к одной или нескольким из этих восьми причин: механической вибрации, пульсации, экстремальной температуре, скачкам давления, избыточному давлению, коррозии, засорению и неправильному обращению / неправильному обращению.

    Манометры являются неотъемлемой частью системы предупреждения приложения.Постоянно измеряя давление, эти инструменты позволяют пользователям видеть, как идет процесс. Манометры прочные и могут работать в сложных условиях. Однако даже самые прочные инструменты выйдут из строя, если они не предназначены для конкретного применения или условий.

    В WIKA USA наши клиенты часто спрашивают нас, почему их манометры повреждены или перестали работать должным образом. Имея многолетний опыт работы с давлением, мы видели все причины отказа манометра.

    схема манометра с трубкой Бурдона

    Как работает манометр

    Прежде чем разбираться, почему что-то идет не так и как устранить проблему, важно сначала понять внутреннюю работу механического манометра, самый популярный из которых манометр с трубкой Бурдона.

    Трубка Бурдона представляет собой полый С-образный пружинный элемент внутри корпуса. Когда в трубке создается давление поступающей в нее среды, она начинает двигаться — как воздушный шар, пытающийся уравновесить. Это движение преобразуется через соединительное звено , прикрепленное к трубке Бурдона через наконечник , в измерение давления, которое стрелка указывает на циферблат .

    8 Причины выхода из строя манометров

    Если манометр не работает должным образом, причину можно отнести по крайней мере к одной из этих восьми причин:

    1.Механическая вибрация

    Многочисленные исследования показали, что вибрация является основной причиной выхода из строя манометров на производственных предприятиях. Вибрация отрицательно влияет на точность манометра двумя способами. Во-первых, трудно прочитать указатель на циферблате, когда датчик вибрирует. Во-вторых, постепенное повреждение механизма стрелки из-за вибрации может в конечном итоге сдвинуть указатель с нуля, что приведет к неточным показаниям.

    Видимые признаки механической вибрации

    • Металлические опилки / пыль в виде ореола внутри измерительного окна из-за изношенной ведущей шестерни и сегментов
    • Отсоединенный указатель при сильной вибрации

    (слева) ореол внутри измерительного окна ; (справа) отсоединенный указатель


    Риски, связанные с механической вибрацией

    • Износ внутренних компонентов
    • Потеря точности / функциональности
    • Отказ системы давления

    (левая и центральная) изношены ведущие шестерни; (справа) изношенная сегментная шестерня

    модель 990.28 разделительная диафрагма

    Решения для манометров, испытывающих механическую вибрацию

    Для большинства ситуаций заполненный жидкостью корпус является наиболее удобным и экономичным способом защиты манометров от вибрации. Наполнитель корпуса из глицерина или силиконового масла действует как демпфер, замедляющий движение. Он также смазывает ведущую шестерню и сегментные шестерни, тем самым снижая износ и продлевая срок службы калибра.

    Второе решение — отодвинуть датчик от источника вибрации.Как? Используйте разделительную диафрагму с капиллярным соединением , как и разделитель с ячейками 990.28 (многослойный). Мембранный разделитель может быть установлен практически в любом месте приложения, а линия позволяет удаленно считывать показания. (См. Это видео и блог для получения дополнительной информации о том, как работают разделительные диафрагмы.)

    2. Пульсация

    флаттер указателя

    Вибрация относится к регулярным колебаниям механических частей. С другой стороны, пульсация — это регулярные случаи быстрого увеличения и уменьшения давления среды.

    Видимые признаки пульсации

    • Колебание указателя
    • В крайних случаях расшатанный или сломанный указатель

    Риски, связанные с пульсацией

    • Сложность получения точных показаний
    • 0006 Износ внутренних компонентов
    • Потеря точности / функциональности
    • Отказ системы давления

    (слева) демпфер; (правый) ограничитель гнезда

    Решения для датчиков, испытывающих пульсацию

    Как и в случае с механической вибрацией, корпус , заполненный жидкостью, — простое решение.То же самое касается клапанов и защитных устройств, таких как ограничитель розетки . Это небольшое устройство имеет небольшое отверстие для ограничения и замедления давления среды до того, как она встретится с манометром. Ограничители экономичны и просты в установке. Некоторые манометры, такие как модель 111.11 для регуляторов сжатого газа, стандартно поставляются с ограничителем, уже ввинченным в отверстие.

    Для более сильной пульсации используйте демпферный или игольчатый клапан. Демпферы работают как ограничители, но имеют больший выбор материалов, размеров отверстий и номиналов фунта на квадратный дюйм.Демпферы также менее подвержены засорению и их легче регулировать в полевых условиях благодаря сменным поршням или регулировочным винтам. Игольчатые клапаны также дросселируют среду, тем самым уменьшая воздействие пульсаций. Эти гасители пульсаций обычно используются в нагнетательных насосах и котельных.

    3. Экстремальные температуры

    Различные датчики имеют разные допуски на экстремальные температуры. Мы смотрим как на температуру окружающей среды, например, в Арктике или вокруг печи, так и на температуру технологической среды.

    Изменение цвета датчика

    Видимые признаки экстремальной температуры

    • Циферблат и / или заливка жидкости обесцвечены, обычно желтые, оранжевые, коричневые или черные
    • Циферблат, корпус или окно плавятся — обычно из-за того, что носитель слишком жарко

    Риски, связанные с экстремальными температурами

    • Сложность получения точных показаний
    • Потеря точности / функциональности
    • Отказ системы давления

    Решения для манометров при экстремальных температурах

    модель 910.Мини-адаптер охлаждения 32.250

    Мембранный разделитель с капиллярной трубкой позволяет проводить измерения давления вдали от экстремальных температур окружающей среды или среды. Чем дольше работает, тем больше тепла рассеивается до того, как давление достигнет манометра. Или прикрепите охлаждающий адаптер , например 910.32.200 (до 260 ° C / 500 ° F) или 910.32.250 (до 370 ° C / 700 ° F). Благодаря ребрам для увеличения площади поверхности эти адаптеры очень эффективно излучают и рассеивают тепло. Их также очень легко модернизировать с помощью резьбовых соединений. Пигтейл, змеевик и мини-сифоны (стержень и крышка) используют тот же принцип для отвода тепла.

    Глицерин — это типичная заполняющая жидкость для манометров. При очень высоких или низких температурах окружающей среды силиконовое масло является лучшим выбором, поскольку со временем оно не обесцвечивается под воздействием тепла и не замерзает при минусовых температурах.

    4. Скачки давления

    Скачки возникают, когда давление резко увеличивается, а затем внезапно падает. Это состояние может вызвать всевозможные проблемы для манометров, не предназначенных для этого состояния.

    изогнутый указатель

    Видимые признаки скачков давления

    • Изогнутый указатель, похожий на рыбий хвост или рыболовный крючок, из-за слишком частого удара по стопорному штифту
    • Зазубренный или сломанный указатель из-за слишком сильного удара стопорного штифта
    • Сломанный стопор штифт

    Риски, связанные с скачками давления

    • Повышенный износ механизма и компонентов
    • Потеря точности / функциональности
    • Разрезная трубка Бурдона, приводящая к выходу среды
    • Отказ системы давления

    Решения для датчиков, испытывающих скачки давления

    Как и в случае с пульсацией, хорошим решением для смягчения последствий скачков давления является использование заполненного жидкостью манометра и / или дополнительных принадлежностей, таких как ограничители , демпферы, игольчатые клапаны или мембранный разделитель с капилляром .Другой способ предотвратить повреждение указателей и внутренних деталей — заменить манометр на датчик с более высоким диапазоном давления . Хорошее практическое правило — выбирать манометр, который в два раза превышает ожидаемое максимальное давление. Итак, если процесс обычно достигает 500 фунтов на квадратный дюйм, используйте тот, который достигает 1000 фунтов на квадратный дюйм.

    Для большей уверенности в том, что манометр никогда не превышает определенный максимум, прикрепите к прибору устройство защиты от избыточного давления . Эта уникальная опция позволяет пользователю изменять настройку максимального давления.Если давление когда-либо достигнет этого значения, подпружиненный поршневой клапан предохранителя автоматически закроется, предотвращая скачок давления на манометре. И когда давление в системе упадет примерно на 25% ниже установленного максимума, клапан автоматически откроется.

    5. Избыточное давление

    указатель заглублен в стопорный штифт

    Эта ситуация очень похожа на скачки давления, но возникает, когда манометр регулярно измеряет давление, близкое к максимальному или находящееся в его максимальном диапазоне.Обычно мы наблюдаем это состояние при очистке воды / сточных вод и в газопроводах.

    Избыточное давление может вызвать деформацию и раскол трубки Бурдона. Это серьезная проблема, поскольку разрыв позволяет улетучиваться едким средам, таким как фтористоводородная (HF) кислота в установках алкилирования. В фармацевтическом производстве событие разрыва портит очень дорогой продукт и приводит к остановке линии, помещению продукта в карантин и повторной стерилизации процесса.

    Видимые признаки избыточного давления

    • Стрелка заглублена в стопорный штифт
    • Стрелка смещает стопорный штифт

    Риски, связанные с избыточным давлением

    • Повышенный износ механизма и компонентов
    • 05

      модель

      .13 предохранитель от избыточного давления

      Потеря точности / функциональности
    • Разрезная трубка Бурдона, приводящая к выпуску среды
    • Отказ системы давления

    Решения для манометров, испытывающих избыточное давление

    Поскольку избыточное давление похоже на скачки давления, исправление: используйте манометр с более высоким диапазоном давления и прикрепите устройство защиты от избыточного давления .

    6. Коррозия

    Корродированный манометр

    Многие отрасли промышленности работают с агрессивными химическими веществами: фтористоводородная кислота на нефтеперерабатывающих заводах, флокулянты и хлор при очистке сточных вод, хлорированные газы при производстве волоконной оптики и т. Д.Эти средства массовой информации находят свое отражение в приборах.

    Видимый след коррозии

    • Обесцвечивание и износ корпуса манометра, стрелки, соединения и циферблата

    Риски, связанные с коррозией

    • Потеря точности / функциональности
    • Отказ системы давления

    Решения для манометров в агрессивных средах

    Изолируйте манометр от агрессивных химикатов с помощью мембранного разделителя , изготовленного из соответствующих коррозионно-стойких материалов .Мембранные разделители WIKA изготавливаются из различных стандартных и экзотических сплавов как для смачиваемых, так и для несмачиваемых частей: нержавеющая сталь 316L и 316 TI, Hastelloy ® , Monel ® , Inconel ® , тантал и титан. Металлы можно оставить как есть или, для дополнительной защиты, покрыть Teflon® или покрыть золотом. При выборе материалов для разделительной диафрагмы обратите внимание на то, из чего сделаны существующие смачиваемые детали, и выберите их.

    Манометр забит

    7.Засорение

    Засорение является проблемой для бумажных заводов, предприятий по очистке сточных вод, фармацевтики и других отраслей промышленности, поскольку суспензия, пульпа, вязкая среда и среда с высоким содержанием твердых частиц могут забивать систему.

    Видимый признак засорения

    • Датчик на нулевом или близком к нулю значении во время работы системы

    Риски, связанные с засорением

    • Потеря точности / функциональности
    • Возможность избыточного давления

    Решения Измерение забивающей среды

    Опять же, используйте разделительную диафрагму , чтобы отделить манометр от проблемной среды.Отличным решением является цельносварная система WIKA (AWS), сборка, состоящая из промышленного технологического манометра XSEL ® , постоянно приваренного к колоколообразной разделительной диафрагме.

    Поскольку в AWS все еще есть небольшое отверстие, в которое может войти носитель, клиенты могут выбрать версии с портом промывки . Этот компонент позволяет операторам убирать носитель при засорении или во время регулярного обслуживания.

    Еще одно решение — разделительная диафрагма INLINE ™ компании WIKA с гладкими стенками для обеспечения полного протока.Устранение мертвых зон исключает риск скопления носителей.

    8. Неправильное обращение / злоупотребления

    Манометры выглядят прочно, особенно большие технологические манометры, но они не предназначены для использования в качестве ручек или опор! Во время посещения объекта мы часто видим доказательства плохого обращения с датчиками. Операторы могут хвататься за калибр при перемещении по технологическим салазкам на колесах или наступать на них при подъеме на строительные леса. Такая практика не только небезопасна, но и увеличивает вероятность повреждения датчика и отказа.

    манометры с разбитым окном (слева) и треснувшим корпусом (справа)


    Видимые признаки неправильного обращения / злоупотребления

    • Треснувший корпус
    • Разбитое окно
    • Потеря наполнения корпуса
    • Изогнутый или погнутый манометр и / или технологическое соединение

    Риски, связанные с неправильным обращением / неправильным обращением

    Решения для неправильного обращения / неправильного обращения с манометром

    Обучение — лучшая профилактика.Сотрудники должны осознавать опасность неправильного обращения с манометрами. Они также должны знать, как правильно подключать датчики. Например, при навинчивании манометра на технологический процесс некоторые люди затягивают его вручную, что может привести к затяжке корпуса. Если соединение NPT или G имеет плоскую поверхность под гаечный ключ, используйте гаечный ключ для затяжки манометра.

    Автор: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.