принцип действия. Устройство жидкостных манометров Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

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

Трубчатый металлический манометр

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

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

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

Принцип действия трубчатого манометра

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

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

Жидкостный манометр

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

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

Принцип действия жидкостного манометра

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

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

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

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

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

Принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений давлением столба жидкости. Они имеют простое устр-во 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. Принцип действия жидкостных манометров основан на законе Паскаля – измеряемое давление уравновешивается весом столба рабочей жидкости: P = ρgh . Состоят из резервуара и капилляра. В качестве рабочих жидкостей используются дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт. Применяются для измерений малых избыточных давлений и вакуума, барометрического давления. Они просты по конструкции, но отсутствует дистанционная передача данных.

Иногда для увеличения чувствительности капилляр располагают под некоторым углом к горизонту. Тогда: P = ρgL Sinα.

В деформационных манометрах исп-тся противодействие упругой деформации чувствительного элемента (ЧЭ) или развиваемой им силы. Различают три основные формы ЧЭ, получивших распространение в практике измерения: трубчатые пружины, сильфоны и мембраны.

Трубчатая пружина (манометрическая пружина, трубка Бурдона) – упругая металлическая трубка, один из концов которой запаян и имеет возможность перемещаться, а другой – жестко закреплен. Трубчатые пружины используются в основном для преобразования измеряемого давления, поданного во внутреннее пространство пружины, в пропорциональное перемещение ее свободного конца.

Наиболее распространена одновитковая трубчатая пружина, представляющая собой изогнутую на 270° трубку с овальным или эллиптическим поперечным сечением. Под влиянием поданного избыточного давления трубка раскручивается, а под действием разрежения скручивается. Такое направление перемещения трубки объясняется тем, что под влиянием внутреннего избыточного давления малая ось эллипса увелич., в то время как длина трубки остается постоян..

Основной недостаток рассмотренных пружин – малый угол поворота, что требует применения передаточных механизмов. С их помощью перемещение свободного конца трубчатой пружины на несколько градусов или миллиметров преобразуется в угловое перемещение стрелки на 270 – 300°.

Преимущество – близкая к линейной статическая характеристика. Основное применение – показывающие приборы. Диапазоны измерений манометров от 0 до 10 3 МПа; вакуумметров – от 0,1 до 0 МПа. Классы точности приборов: от 0,15 (образцовые) до 4.

Трубчатые пружины изготавливают из латуни, бронзы, нержавеющей стали.

Сильфоны . Сильфон – тонкостенный металлический стакан с поперечными гофрами. Дно стакана перемещается под действием давления или силы.

В пределах линейности статической характеристики сильфона отношение действующей на него силы к вызванной ею деформации остается постоян. и наз-тся жесткостью сильфона. Сильфоны изготовляют из бронзы различных марок, углеродистой стали, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов и др. Серийно производят сильфоны диаметром от 8 –10 до 80 – 100 мм и толщиной стенки 0,1 – 0,3 мм.

Мембраны . Различают упругие и эластичные мембраны. Упругая мембрана – гибкая круглая плоская или гофрированная пластина, способная получить прогиб под действием давления.

Статическая характеристика плоских мембран изменяется нелинейно с увелич. давления, поэтому в качестве рабочего участка используют небольшую часть возможного хода. Гофрированные мембраны могут применяться при больших прогибах, чем плоские, так как имеют значительно меньшую нелинейность характеристики. Мембраны изготовляют из различных марок стали: бронзы, латуни и т. д.

Глава 2. ЖИДКОСТНЫЕ МАНОМЕТРЫ

Вопросы водоснабжения для человечества всегда были очень важными, а особую актуальность приобрели с развитием городов и появлением в них различного вида производств. При этом все более актуальной становилась проблема измерения давления воды, т. е. напора, необходимого не только для обеспечения подачи воды через систему водоснабжения, но и для приведения в действие различных механизмов. Честь первооткрывателя принадлежит крупнейшему итальянскому художнику и ученому Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.), который впервые применил пьезометрическую трубку для измерения давления воды в трубопроводах. К сожалению, его труд „О движении и измерении воды” был опубликован лишь в XIX веке. Поэтому принято считать, что впервые жидкостный манометр был создан в 1643 г. итальянскими учеными Торричелли и Вивиаии, учениками Галилео Галилея, которые при исследовании свойств ртути, помещенной в трубку обнаружили существование атмосферного давления. Так появился ртутный барометр. В течение последующих 10-15 лет во Франции (Б. Паскаль и Р. Декарт) и Германии (О. Герике) были созданы различные разновидности жидкостных барометров, в том числе и с водяным заполнением. В 1652 г. О. Герике продемонстрировал весомость атмосферы эффектным опытом с откачанными полушариями, которые не могли разъединить две упряжки лошадей (знаменитые „магдебургские полушария”).

Дальнейшее развитие науки и техники привело к появлению большого количества жидкостных манометров различных типов, применяемы;: до настоящего времени во многих отраслях: метеорологии, авиационной и электровакуумной технике, геодезии и геологоразведке, физике и метрологии и пр. Однако, в силу ряда специфических особенностей принципа действия жидкостных манометров их удельный вес по сравнению с манометрами других типов относительно невелик и, вероятно, будет уменьшаться и в дальнейшем. Тем не менее при измерениях особо высокой точности в области давлений, близких к атмосферному давлению, они пока незаменимы. Не потеряли своего значения жидкостные манометры и в ряде других областей (микроманометрии, барометрии, метеорологии, при физико-технических исследованиях).

2.1. Основные типы жидкостных манометров и принципы их действия

Принцип действия жидкостных манометров можно проиллюстрировать на примере U-образного жидкостного манометра (рис. 4, а ), состоящего из двух соединенных между собой вертикальных трубок 1 и 2,

наполовину заполненных жидкостью. В соответствии с законами гидростатики при равенстве давлений р i и р 2 свободные поверхности жидкости (мениски) в обеих трубках установятся на уровне I-I. Если одно из давлений превышает другое (р\ > р 2), то разность давлений вызовет опускание уровня жидкости в трубке

1 и, соответственно, подъем в трубке 2, вплоть до достижения состояния равновесия. При этом на уровне

II-П уравнение равновесия примет вид

Ap=pi -р 2 =Н Р » g, (2.1)

т. е. разность давлений определяется давлением столба жидкости высотой Н с плотностью р.

Уравнение (1.6) с точки зрения измерения давления является фундаментальным, так как давление, в конечном итоге, определяется основными физическими величинами — массой, длиной и временем. Это уравнение справедливо для всех без исключения типов жидкостных манометров. Отсюда следует определение, что жидкостный манометр — манометр, в котором измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, образующегося под действием этого давления. Важно подчеркнуть, что мерой давления в жидкостных манометрах является

высота стол а жидкости, менно это обстоятельство привело к появлению единиц измерений давления мм вод. ст., мм рт. ст. и других которые естественным образом вытекают из принципа действия жидкостных манометров.

Чашечный жидкостный манометр (рис. 4, б) состоит из соединенных между собой чашки 1 и вертикальной трубки 2, причем площадь поперечного сечения чашки существенно больше, чем трубки. Поэтому под воздействием разности давлений Ар изменение уровня жидкости в чашке гораздо меньше, чем подъем уровня жидкости в трубке: Н\ = Н г f/F, где Н ! — изменение уровня жидкости в чашке; Н 2 — изменение уровня жидкости в трубке; / — площадь сечения трубки; F — площадь сечения чашки.

Отсюда высота столба жидкости, уравновешивающей измеряемое давление Н — Н х + Н 2 = # 2 (1 + f/F), а измеряемая разность давлений

Pi — Рг = Н 2 р ?-(1 + f/F ). (2.2)

Поэтому при известном коэффициенте к= 1 + f/F разность давлений может быть определена по изменению уровня жидкости в одной трубке, что упрощает процесс измерений.

Двухчашечный манометр (рис. 4, в) состоит из двух соединенных при помощи гибкого шланга чашек 1 и 2, одна из которых жестко закреплена, а вторая может перемещаться в вертикальном направлении. При равенстве давлений Р\ и р 2 чашки, а следовательно, свободные поверхности жидкости находятся на одном уровне I-I. Если Р\ > р 2 , то чашка 2 поднимается вплоть до достижения равновесия в соответствии с уравнением (2.1).

Единство принципа действия жидкостных манометров всех типов обусловливает их универсальность с точки зрения возможности измерения давления любого вида — абсолютного и избыточного и разности давлений.

Абсолютное давление будет измерено, если р 2 = 0, т. е. когда пространство над уровнем жидкости в трубке 2 откачано. Тогда столб жидкости в манометре будет уравновешивать абсолютное давление в трубке

i,T.e.p a6c =tf р g.

При измерении избыточного давления одна из трубок сообщается с атмосферным давлением, например, р 2 = р тш. Если при этом абсолютное давление в трубке 1 больше чем атмосферное давление (р i >р аТ м)> то в соответствии с (1.6) столб жидкости в трубке 2 уравновесит избыточное давление в трубке 1 } т. е. р и = Н р g: Если, наоборот, р х 1 будет мерой отрицательного избыточного давления р и = -Н р g.

При измерении разности двух давлений, каждое из которых не равно атмосферному давлению, уравнение измерений имеет вид Ар=р\ — р 2 — = Н — р » g. Так же, как и в предыдущем случае, разность может принимать как положительные, так и отрицательные значения.

К важной метрологической характеристике средств измерения давления относится чувствительность измерительной системы, которая во многом определяет точность отсчета при измерениях и инерционность. Для манометрических приборов под чувствительностью понимается отношение изменения показаний прибора к вызвавшему его изменению давления (и = АН/Ар) . В общем случае, когда чувствительность непостоянна в диапазоне измерений

п = lim при Ар -*¦ 0, (2.3)

где АН — изменение показаний жидкостного манометра; Ар — соответствующее изменение давления.

Принимая во внимание уравнения измерений, получим: чувствительность U- образного или двухчашечного манометра (см. рис. 4, а и 4, в)

п = (2A ’ a ~>

чувствительность чашечного манометра (см. рис. 4, б)

Р-гй\llF) ¦ (2 » 4 ’ 6)

Как правило, для чащечных манометров F »/, поэтому уменьшение их чувствительности по сравнению с U- образными манометрами незначительно.

Из уравнений (2.4, а ) и (2.4, б) следует, что чувствительность целиком определяется плотностью жидкости р, заполняющей измерительную систему прибора. Но, с другой стороны, значение плотности жидкости согласно (1.6) определяет диапазон измерений манометра: чем она больше, тем больше верхний предел измерений. Таким образом, относительное значение погрешности отсчета от значения плотности не зависит. Поэтому для увеличения чувствительности, а следовательно, и точности, разработано большое количество отсчетных устройств, основанных на различных принципах действия, начиная от фиксации положения уровня жидкости относительно шкалы манометра на глаз (погрешность отсчета около 1 мм) и кончая применением точнейших интерференционных методов (погрешность отсчета 0,1-0,2 мкм). С некоторыми из этих методов можно познакомиться ниже.

Диапазоны измерений жидкостных манометров в соответствии с (1.6) определяются высотой столба жидкости, т. е. размерами манометра и плотностью жидкости. Наиболее тяжелой жидкостью в настоящее время является ртуть, плотность—которой р = 1,35951 10 4 кг/м 3 . Столб ртути высотой 1 м развивает давление около 136 кПа, т. е. давление, не на много превышающее атмосферное давление. Поэтому при измерении давлений порядка 1 МПа размеры манометра по высоте соизмеримы с высотой трехэтажного дома, что представляет существенные эксплуатационные неудобства, не говоря о чрезмерной громоздкости конструкции. Тем не менее, попытки создания сверхвысоких ртутных манометров предпринимались. Мировой рекорд был установлен в Париже, где на базе конструкций знаменитой Эйфелевой башни был смонтирован манометр высотой ртутного столба около 250 м, что соответствует 34 МПа. В настоящее время этот манометр разобран в связи с его бесперспективностью. Однако в строю действующих продолжает оставаться уникальный по своим метрологическим характеристикам ртутный манометр Физико-технического института ФРГ. Этот манометр, смонтированный в iO-этажной башне, имеет верхний предел измерений 10 МПа с погрешностью менее 0,005 %. Подавляющее большинство ртутных манометров имеют верхние пределы порядка 120 кПа и лишь изредка до 350 кПа. При измерении относительно небольших давлений (до 10-20 кПа) измерительная система жидкостных манометров заполняется водой, спиртом и другими легкими жидкостями. При этом диапазоны измерений обычно составляют до 1-2,5 кПа (микроманометры). Для еще более низких давлений разработаны способы увеличения чувствительности без применения сложных отсчетных устройств.

Микроманометр (рис. 5), состоит из чашки I, которая соединена с трубкой 2, установленной под углом а к горизонтальному уровню

I-I. Если при равенстве давлений pi и р 2 поверхности жидкости в чашке и трубке находились на уровне I-I, то увеличение давления в чашке (Р 1 > Рг) вызовет опускание уровня жидкости в чашке и ее подъем в трубке. При этом высота столба жидкости Н 2 и его длина по оси трубки L 2 будут связаны соотношением Н 2 =L 2 sin а.

Учитывая уравнение неразрывности жидкости Н, F = Ь 2 /, нетрудно получить уравнение измерений микроманометра

p t -р 2 =Н р «g = L 2 р ч (sina + -), (2.5)

где Ь 2 — перемещение уровня жидкости в трубке вдоль ее оси; а — угол наклона трубки к горизонтали; остальные обозначения прежние.

Из уравнения (2.5) следует, что при sin а « 1 и f/F « 1 перемещение уровня жидкости в трубке во много раз превысит высоту столба жидкости, необходимую для уравновешивания измеряемого давления.

Чувствительность микроманометра с наклонной трубкой в соответствии с (2.5)

Как видно из (2.6), максимальная чувствительность микроманометра при горизонтальном расположении трубки (а = О)

т. е. в отношении площадей чашки и трубки больше, чем у U- образного манометра.

Второй способ увеличения чувствительности состоит в уравновешивании давления столбом двух несмешивающихся жидкостей. Двухчашечный манометр (рис. 6) заполняется жидкостями так, чтобы граница их

Рис. 6. Двухчашечный микроманометр с двумя жидкостями (р, > р 2)

раздела находилась в пределах вертикального участка трубки, примыкающей к чашке 2. При pi = р 2 давление на уровне I-I

Hi Pi -Н 2 Р 2 (Pi >Р2)

Тогда при повышении давления в чашке 1 уравнение равновесия будет иметь вид

Ap=pt -р 2 =Д#[(Р1 -р 2) +f/F(Pi + Рг)] g, (2.7)

где рх — плотность жидкости в чашке 7; р 2 — плотность жидкости в чашке 2.

Кажущаяся плотность столба двух жидкостей

Рк = (Pi — Р2) + f/F (Pi + Рг) (2.8)

Если плотности Pi и р 2 имеют близкие друг другу значения, a f/F«. 1, то кажущаяся или эффективная плотность может быть снижена до величины p min = f/F (рi + р 2) = 2р х f/F.

ьр р к * %

где р к — кажущаяся плотность в соответствии с (2.8).

Так же, как и ранее, увеличение чувствительности указанными способами автоматически уменьшает диапазоны измерений жидкостного манометра, что ограничивает их применение областью микроманометр™. Учитывая также большую чувствительность рассматриваемых способов к влиянию температуры при точных измерениях, как правило, находят применение способы, основанные на точных измерениях высоты столба жидкости, хотя это и усложняет конструкции жидкостных манометров.

2.2. Поправки к показаниям и погрешности жидкостных манометров

В уравнения измерений жидкостных манометров в зависимости от их точности необходимо вводить поправки, учитывающие отклонения условий эксплуатации от условий градуировки, вид измеряемого давления и особенности принципиальной схемы конкретных манометров.

Условия эксплуатации определяются температурой и ускорением свободного падения в месте измерений. Под влиянием температуры изменяются как плотность жидкости, применяемой при уравновешивании давления, так и длина шкалы. Ускорение свободного падения в месте измерений, как правило, не соответствует его нормальному значению, принятому при градуировке. Поэтому давление

Р=Рп 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 нее током и охлаждается окружающим газом. При уменьшении давления газа, охлаждающий эффект тоже уменьшается и равновесная температура проволоки увеличивается. Сопротивление проволоки является функцией температуры: измеряя напряжение через проволоку и текущий через неё ток, сопротивление (и таким образом давление газа) может быть определено. Этот тип манометра был впервые сконструирован Марчелло Пирани.

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 ионизуют молекулы газа вокруг себя. Образующиеся ионы собираются на отрицательно заряженном электроде. Ток зависит от числа ионов, которое, в свою очередь, зависит от давления газа. Манометры с горячим катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−3 мм рт. ст. до 10−10 мм рт. ст. Принцип манометра с холодным катодом тот же, исключая, что электроны образуются в разряде созданным высоковольтным электрическим разрядом. Манометры с холодным катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−2 мм рт. ст. до 10−9 мм рт. ст. Калибрирование ионизационных манометров очень чувствительно к конструкционной геометрии, химическому составу измеряемых газов, коррозии и поверхностным напылениям. Их калибровка может стать непригодной при включении при атмосферном и очень низком давлении. Состав вакуума при низких давлениях обычно непредсказуем, поэтому масс-спектрометр должен быть использован одновременно с ионизационным манометром для точных измерений.

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 распространенный ионный манометр — это горячим катодом Баярда-Алперта с маленьким ионным коллектором внутри сетки. Стеклянный кожух с отверстием к вакууму может окружать электроды, но обычно он не используется и манометр встраивается в вакуумный прибор напрямую и контакты выводятся через керамическую плату в стене ваккумного устройства. Ионизационные манометры с горячим катодом могут быть повреждены или потерять калибровку если они включаются при атмосферном давлении или даже при низком вакууме. Измерения ионизационных манометров с горячим катодом всегда логарифмичны.

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.

Жидкостные приборы для измерения давления

    По принципу действия барометры и манометры (табл. 24 и 25) делятся на несколько групп. В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается столбом жидкости. Пределы измерений — от умеренного вакуума до избыточного давления, ограниченного обычно одной атмосферой. [c.173]

    В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается столбом жидкости, пределы измерений — от умеренного вакуума до избыточного давления, ограниченного —1 МПа. [c.29]

    Величина настройки давления предохранительным клапаном контролируется манометром, установленным на насосной станции. Манометры являются приборами измерения давления. Они бывают жидкостными (пьезометры) и механическими (пружинные или мембранные). Именно механические приборы измерения давления и называют манометрами. Устройство простейшего манометра представлено на принципиальной схеме (рис. 2.40). Основным элементом манометра является дугообразно изогнутая трубка близкого к прямоугольной форме поперечного сечения с запаянным торцом, которая, по сути своей, и есть пружина. Благодаря такой форме при подаче в нее рабочей среды (жидкости или сжатого газа) под давлением возникает сила, пытающаяся разогнуть трубку. Вследствие этого торец трубки поворачивается на не-142 [c.142]

    Жидкостные приборы описанной конструкции применяют на компрессорных станциях для измерения давления газа на всасывании, в лабораторной практике их используют в качестве контрольных при проверке технических приборов. [c.42]

    Измерение давления обычно заключается в определении его относительной величины (разности давлений). Па принципу действия приборы для измерения давления делятся в основном на жидкостные, кольцевые и пружинные. [c.15]

    ЖИДКОСТНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ [c.356]

    Более подробно характеристики жидкостных приборов для измерения давления приведены в [19]. [c.357]

    По принципу действия приборы для измерения давления подразделяют на жидкостные, пружинные, мембранные и сильфон-ные. Существуют также электрические манометры сопротивления, емкостные и пьезоэлектрические манометры. [c.317]

    По принципу действия обычные приборы для измерения давления подразделяются на три основные группы жидкостные, металлические пружинные и поршневые последние применяются для градуировки и поверки пружинных манометров. [c.181]

    Измерение давления осуществляется с помощью приборов, которые называются манометрам и. По принципу действия манометры делятся на жидкостные и пружинные. Жидкостные мано- [c.35]

    Простейшим прибором для измерения давления, вакуума (разрежения) или разности давлений является стеклянный (У-образ-ный жидкостный манометр. [c.57]

    Измерение давлений производят на всасывающей и нагнетательной линиях у компрессора, а для многоступенчатых машин измеряют и промежуточные давления, для чего применяют пружинные манометры и мановакуумметры, а также жидкостные приборы в виде и-образной трубки с ртутью. Применение ртутных манометров, рекомендуется при избыточном давлении не выше 3 кг/сж , или 2200 мм рт. ст. Стеклянные трубки таких приборов должны быть защищены от повреждений. Отсчет по ртутным манометрам производят с точностью до 1 мм рт. ст. Для определения абсолютного давления холодильного агента к давлению, измеряемому по манометру, прибавляют давление по барометру. При отсчете по манометру надо имеющимся у него вентилем ослабить колебания стрелки, не устраняя их. [c.233]

    Чтобы избежать перегрева вещества, депрессии температуры кипения или образования пузырьков, следует вводить вещество на поверхность испарителя в виде очень тонкой жидкостной пленки толщиной около 0,25 мм в большинстве случаев это требуется повторять слишком вязкие или твердые вещества можно растворить в нелетучей жидкости. Проблему равномерного распределения жидкостной пленки решают различно [510—516]. У прибора, схематически показанного на рис. 265, жидкость распределяется на испарителе 2 при помощи прилегающего к нему воронкообразного металлического кольца. Измерения давления не требуется, поскольку поддерживается хороший высокий вакуум для контроля может служить небольшая разрядная трубка. [c.474]

    По принципу действия приборы для измерения давления разделяются на следующие основные группы жидкостные, пружин-йые, комбинированные, порщневые, электрические. [c.170]

    Поверхностное натяжение следует принимать во внимание при работе с жидкостными приборами для измерения давления, при исследовании некоторых случаев истечения из отверстий и др. [c.6]

    Законы гидростатики получили широкое применение в технике. Так например, на принципе закона Паскаля основана работа гидравлических прессов и аккумуляторов, гидравлических домкратов, различных фасовочных машин и др. С применением законов гидростатики связаны разработка и эксплуатация жидкостных приборов для измерения давления, различных приспособлений и устройств. [c.34]

    Пьезометр. Приборы для измерения избыточного давления называются манометрами. Простейшим жидкостным манометром является пьезометр, который представляет собой трубку, подключенную одним своим концом к месту измерения давления, а другим концом — открытую в атмосферу (рис. 26). В закрытом сосуде В над поверхностью жидкости создано избыточное давление р. Вследствие этого в трубке С, подключенной к сосуду В на глубине к, жидкость поднимается на высоту Я. [c.37]

    Одним из первых приборов для измерения давления является жидкостный манометр. Простота устройства и относительно высокая точность измерения способствовали широкому распространению этого прибора. [c.174]

    Верхний предел измерения давления жидкостными манометрами ограничивается приемлемыми габаритными размерами приборов. На практике двухтрубные и однотрубные приборы изготовляются для измерения давлений не свыше 2—3 кГ/см» (длина трубки 1600— 2700 мм). [c.178]

    Жидкостные манометры. Жидкостный манометр представляет собой простейший и вместе с тем достаточно точный прибор для измерения давления или разрежения. [c.297]

    Преимущества и недостатки жидкостных приборов. Основными преимуществами жидкостных приборов для измерения давления являются простота устройства и высокая точность. [c.46]

    Случайные погрешности измерений в этих приборах могут вызываться неточностями шкал, ошибками в удельных весах и при отсчетах высот столбов жидкостей. Так как ошибки шкал и ошибки в удельных весах обычно незначительны по сравнению с ошибками в отсчетах высот, то можно считать, что практически точность измерения давления жидкостными приборами зависит от точности измерения высот или, иначе говоря, от цены деления шкал приборов. [c.46]

    Манометр — прибор для измерения давления жидкостей и газов. Различают жидкостные, поршневые, пружинные манометры. [c.20]

    На колоннах монтируют много контрольно-измерительных приборов для измерения давления, температуры, состава смеси и т. д. На линиях ввода и вывода жидкости на колонны обязательно устанавливают гидравлические затворы, препятствующие проходу газа через жидкостные патрубки. Затворы выполняют в виде и-образных участков трубопроводов или поперечных перегородок перед штуцерами. Колонны работают обычно при атмосферном давлении, вакуумные и под повышенным давлением менее распространены. [c.194]

    Жидкостные манометры измеряют непосредственно давление газа. Их применяют главным образом для измерения давлений выше 1 мм рт. ст. Жидкостные манометры обладают исключительным достоинством — абсолютностью. Это качество делает их необходимыми как в лабораторных условиях, так и в заводской практике такие приборы разрабатывают для возможно более низких давлений. [c.132]

    Измерение давления осуществляется с помощью приборов, которые называются манометрами. По принципу действия манометры делятся на жидкостные и пружинные. Жидкостные манометры отличаются простотой устройства, невысокой стоимостью и хорошей точностью измерения, но пригодны для измерения относительно небольших перепадов давления. Благодаря этим достоинствам жидкостные приборы и в настоящее время не утратили своего значения. Они широко применяются как для лабораторных,.так и для технических измерений. Кроме того, жидкостные приборы служат для градуировки других манометров и измерения разрежений и атмосферного давления. [c.35]

    Жидкостные манометры — самые простые и точные приборы для измерения давления. Верхний предел измеряемых величин — [c.200]

    Жидкостной манометр, изображенный на рис. 119, служит для измерения давления или разрежения. Трубку прибора запол- [c.409]

    Как было показано в работе [60], определение ао по течению в вязкостном режиме с газом при диаметрах частиц, меньших 60 мкм (применялись микросферы из полистирола), дает резко заниженное значение против непосредственно определенных значений о из замеров под микроскопом. -В этих же условиях измерение ао в молекулярном режиме течения дало хорошее совпадение с результатами прямого расчета [60]. При условии введения поправок на молекулярный режим предел измерения ао с применением газа и расчетом по (П. 55) снижается до диаметра частиц 10 мкм и ао 0,6 м /см Жидкостные приборы также могут быть использованы примерно до этих же значений. При использовании вязкостного режима, верхний предел дисперсности определяется еще диаметром ячейки (аппарата) (d ап, см. ниже) и чувствительностью прибора, замеряющего перепад давления в зернистом слое. Удельную поверхность частиц диаметром более 1 мм обычно определяют в интервале скоростей,- где перепад давления линейно зависит от скорости, пропускаемой через слой жидкости [26, R. В. M Mul-lin 36]. [c.51]

    Жидкостные манометры и вакуумметры. Это простейшие и вместе с тем достаточно точные приборы для измерения давления или раз) еженпя. [c.41]

    Жидкостные М В таких приборах измеряемое давление (разрежение) либо разчость давлений уравновешивается давлением столба манометрич жидкости, заполняющей прибор Диапазон измерения-10 — 10 Па Жидкостные М применяют в осн при определении давления в лаб условиях и при поверке других М Погрешность измерения и-образ-ных и чашечных М (0,5-1,0%) определяется погрешностью самого прибора, ошибкой отсчета показаний и несоответствием действительного и расчетного значений плотности манометрич жидкости Двухчашечные (компенсационные) микроманометры с верх пределами измерения до 2,5 10 Па имеют погрешность 0,02 0,05% При малых пределах измерения (до 10 Па) М заполняют легкими жидкостями (водой, спиртом, толуолом, силиконовым маслом), при увеличении пределов измерения до 10 Па-ртутью [c.645]

    Устройство жидкостного вакуумметра аналогично устройству жидкостного манометра. При измерении вакуума в сосуде уровень рабочей жидкости в левом колене будет выше, чем уровень в правом колене жидкостного вакуумметра. Атмосферное давление, действу- ющее на жидкость в правом колене вакуумметра, уравновешивается давлением избыточного столба ртути к в левом колене прибора, столбом жидкости и абсолютным давлением в сосуде. [c.17]

    В пружинных манометрах для измерения давления служит закрытая с одного конца трубчатая пружина овального сечения, разгибающаяся под действием внутреннего давления. Отклонение закрытого конца пружины передается на стрелку, указывающую давление на шкале прибора. Пружинные манометры отличаются прочностью, компактностью и позволяют измерять значительно больште давления, чем жидкостные. Максимальное давление, измеряемое последними, обычно не превышает 1 ати. [c.78]

    Измерение давлений. Жидкостные манометры. Приборы мульти пликаторы. Пружинные манометры. Пьезометрическое кольцо. Из мерение скорости потока. Диафрагма. Трубка Вентури. Трубка Пито. Примеры [c.3]

    Прсверка приборов для измерения давления. В соответствии с правилами Комитета по делам мер и весов при Совете Министров СССР, все технические стационарные тягомеры и манометры должны проходить проверку не реже двух раз в год, а в цехах, где имеется корродирующая среда, значительно чаще. Проверка манометра на рабочее давление осуществляется присоединением к манометру во время его работы контрольного манометра и сличением показаний обоих манометров. Проверка жидкостных и мембранных тягомеров производится при помощи и-сбраз-ного манометра. [c.232]

    Водяной манометр — прибор для измерения давления. Правильнее — жидкостный манометр. Представляет собой стеклянную трубку с внутренним диаметром 5—10 мм, сошу-тую в виде латинской буквы и, вследствие чего такой манометр часто называют и-образным. Трубка прикрепляется к шкале, имеющей миллиметровые деления. В [c.30]

    По принципу действия манометры делятся на след, основные группы жидкостные и поршневые — пределы измерения от вакуума любой величины до избыточного давления, ограниченного обычно 1 ат (для поршневых — до 10000 ато) пружинные (тр5 бча-тые, мембранные и сильфонные) — пределы измерения вакуума и давления неограниченные приборы, основанные на определении давления путем измерения электрических, магнитных и иных свойств нек-рых материалов эти свойства функционально связаны с давлением пределы измерения давления и вакуума неограниченны особенно пригодны для быстроие-ременных давлений. [c.151]

---

Манометры. Поршневой жидкостный насос — презентация онлайн

1. Манометры. Поршневой жидкостный насос.

2. Жидкостный манометр

Устройство:
стойка со шкалой на
опоре,
U-образная стеклянная
трубка, одно колено
которой присоединяется
к сосуду, давление в
котором нужно
измерить.

3. Принцип действия жидкостного манометра

основан на свойстве
сообщающихся
сосудов и законе
Паскаля.
.

4. Металлический (трубчатый) манометр

сразу показывает
измеряемое давление
(строго говоря,
превышение
давления над
атмосферным).

5. Металлический манометр

В основе работы
металлического манометра
лежит деформация (изгиб)
упругой дугообразной трубки 1.
При помощи двух тяг 2
движение концов трубки
передается стрелке 3, которая
закреплена на оси 4. Конец
стрелки передвигается по
шкале 5. Трубка, стрелка и
шкала помещены внутрь
корпуса 6.

6. Поршневой жидкостный насос.

8. Вопросы:

1.Будут ли действовать в безвоздушном пространстве
поршневые жидкостные насосы?
2. Почему у жидкостных и газовых насосов поршень
должен плотно прилегать к стенкам трубки насоса?
3. Почему при нормальном атмосферном давлении вода за
поршнем всасывающего насоса может быть поднята не
более чем на 10,3 м?
4. При нормальном атмосферном давлении вода за
поршнем всасывающего насоса поднимается не более
чем на 10,3 м. На какую высоту при всех равных
условиях поднимается за поршнем нефть?
5. Открытые жидкостные манометры
соединены с сосудами (рис. 179). В
каком из сосудов давление газа равно
атмосферному давлению; больше
атмосферного; меньше атмосферного
давления?
6. Как будут
изменяться уровни
ртути в
манометре, если
сосуд А нагревать;
охлаждать?
7. Чему равна цена деления
шкалы манометра? Какое
давление показывает
манометр?
Каким будет показание
манометра, если его
соединить с баллоном,
давление газа в котором
равно атмосферному?
8. Объясните, как
работает
нагнетательный насос
садового опрыскивателя.
Одним из клапанов в
насосе является кожаная
манжетка — поршень.

13. На рисунке 49 изображен поршневой жидкостный насос.

Тест:
I. Каким номером обозначен цилиндр?
1.Один.2.Два.3.Три.4.Четыре
II. Каким номером обозначен поршень?
1. Один. 2. Два. 3. Три. 4. Четыре.
III. При поднятии поршня вверх
клапан … открывается,
а клапан … закрывается
и вода всасывается через трубу …
IV. При опускании поршня вниз один
клапан … открывается, а клапан …
закрывается.
V. При следующем движении поршня
вверх
клапан … закрывается и вода,
находящаяся над поршнем,
выливается через трубу …

История изобретения и развития жидкостного манометра

Вопросы водоснабжения для человечества всегда были очень важными, а особую актуальность приобрели с развитием городов и появлением в них различного вида производств. При этом все более актуальной становилась проблема измерения давления воды, т.е. напора, необходимого не только для обеспечения подачи воды через систему водоснабжения, но и для приведения в действие различных механизмов. Честь первооткрывателя принадлежит крупнейшему итальянскому художнику и ученому Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.), который впервые применил пьезометрическую трубку для измерения давления воды в трубопроводах. К сожалению, его труд «О движении и измерении воды» был опубликован лишь в XIX веке. Поэтому принято считать, что впервые жидкостный манометр был создан в 1643 г. итальянскими учеными Торричелли и Вивиани, учениками Галилео Галилея, которые при исследовании свойств ртути, помещенной в трубку обнаружили существование атмосферного давления. Так появился ртутный барометр. В течение последующих 10-15 лет во Франции (Б. Паскаль и Р. Декарт) и Германии (О. Герике) были созданы различные разновидности жидкостных барометров, в том числе и с водяным заполнением. В 1652 г. О. Герике продемонстрировал весомость атмосферы эффектным опытом с откачанными полушариями, которые не могли разъединить две упряжки лошадей (знаменитые «магдебургские полушария»).

Основные типы жидкостных манометров и принципы их действия

Принцип действия жидкостных манометров можно проиллюстрировать на примере U-образного жидкостного манометра, состоящего из двух соединенных между собой вертикальных трубок 1 и 2, наполовину заполненных жидкостью. В соответствии с законами гидростатики при равенстве давлений р1 и р2 свободные поверхности жидкости (мениски) в обеих трубках установятся на уровне I — I. Если одно из давлений превышает другое (р1 > р2), то разность давлений вызовет опускание уровня жидкости в трубке 1 и, соответственно, подъем в трубке 2, вплоть до достижения состояния равновесия. При этом на уровне II — II уравнение равновесия примет вид

Δр = р1 — р2 = Н * р * g

т. е. разность давлений определяется давлением столба жидкости высотой Нс плотностью р.

Уравнение с точки зрения измерения давления является фундаментальным, так как давление, в конечном итоге, определяется основными физическими величинами — массой, длиной и временем. Это уравнение справедливо для всех без исключения типов жидкостных манометров. Отсюда следует определение, что жидкостный манометр — манометр, в котором измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, образующегося под действием этого давления. Важно подчеркнуть, что мерой давления в жидкостных манометрах является высота столба жидкости. Именно это обстоятельство привело к появлению единиц измерений давления мм вод.ст., мм рт.ст и других, которые естественным образом вытекают из принципа действия жидкостных манометров.

Дальнейшее развитие науки и техники привело к появлению большого количества жидкостных манометров различных типов, применяемых до настоящего времени во многих отраслях: метеорологии, авиационной и электровакуумной технике, геодезии и геологоразведке, физике и метрологии и пр. Однако, в силу ряда специфических особенностей принципа действия жидкостных манометров их удельный вес по сравнению с манометрами других типов относительно невелик и, вероятно, будет уменьшаться и в дальнейшем. Тем не менее при измерениях особо высокой точности в области давлений, близких к атмосферному давлению, они пока незаменимы. Не потеряли своего значения жидкостные манометры и в ряде других областей (микроманометрии, барометрии, метеорологии, при физико-технических исследованиях).

Сильфонный манометр принцип действия презентация. Презентация на тему «манометр»

Подобные документы

Средства измерения температуры. Характеристики термоэлектрических преобразователей. Принцип работы пирометров спектрального отношения. Приборы измерения избыточного и абсолютного давления. Виды жидкостных, деформационных и электрических манометров.

учебное пособие, добавлен 18.05.2014


Основные понятия и виды давления, его физические параметры и единицы измерения для жидкой и газообразной среды. Назначение манометров и измерительных преобразователей, особенности их эксплуатации. Характеристика основных методов преобразования давления.

курсовая работа, добавлен 14.07.2012


Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Распределение гидростатического давления. Приборы для измерения давления. Сила гидростатического давления на плоские стенки и на криволинейную поверхность.

курс лекций, добавлен 20.12.2011


Датчики, преобразующие деформацию в электрический сигнал. Виды тензодатчиков. Принцип действия жидкостных манометров. Расчет индуктивного сопротивления. Психрометрический метод. Измерение влажности. Труба Вентури. Структурные составляющие ротаметра.

реферат, добавлен 26.11.2012


Атмосфера, единицы измерения давления воздуха. Барическая ступень и градиент. Барометрическая формула Лапласа. Приборы для измерения атмосферного давления, его изменчивость и влияние на погоду, приведение к уровню моря с помощью таблиц. Плотность воздуха.

контрольная работа, добавлен 04.11.2014


Магнитоэлектрические измерительные механизмы. Метод косвенного измерения активного сопротивления до 1 Ом и оценка систематической, случайной, составляющей и общей погрешности измерения. Средства измерения неэлектрической физической величины (давления).

курсовая работа, добавлен 29.01.2013


Основные типы, устройство, принцип действия датчиков, применяемых для измерения давления. Их достоинства и недостатки. Разработка пьезоэлектрического преобразователя. Элементы его структурной схемы. Расчет функций преобразования, чувствительности прибора.

курсовая работа, добавлен 16.12.2012


Принцип действия микроманометра с наклонной трубкой и расходомера переменного перепада давления на сужающем устройстве. Распределение статического давления при установке в трубопроводе диафрагмы и сопла Вентури. Устройство автоматического потенциометра.

контрольная работа, добавлен 12.01.2011


Описание экспериментальной установки, принцип измерения давления воздуха и определение его оптимального значения. Составление журнала наблюдения и анализ полученных данных. Вычисление барометрического давления аналитическим и графическим методом.

лабораторная работа, добавлен 06.05.2014


Понятия и устройства измерения абсолютного и избыточного давления, вакуума. Определение силы и центра давления жидкости на цилиндрические поверхности. Границы ламинарного, переходного и турбулентного режимов движения. Уравнение неразрывности для потока.

Cлайд 1

*

Cлайд 2

* Атмосфера (греч. «атмос»- пар, воздух и «сфера»- шар) – воздушная оболочка, окружающая Землю. Атмосфера простирается на высоту несколько тысяч километров от поверхности Земли. Поверхность Земли – дно воздушного океана. Поверхность Земли и все тела на ней испытывают давление всей толщи воздуха. Это давление называется атмосферным.

Cлайд 3

* Подтверждение существования атмосферного давления. Существование атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в жизни. Рассмотрим некоторые из них. На рисунке изображена стеклянная трубка, в нутрии которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься вода, Происходит это по тому, что при подъёме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.

Cлайд 4

* В 1654 г. Отто Герике в городе Магдебурге, чтобы доказать существование атмосферного давления, произвел такой опыт. Он выкачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.

Cлайд 5

* Опыт Торричелли. Впервые атмосферное давление измерил итальянский учёный Эванджелиста Торричелли в опыте, носящем его имя. Давление столба ртути высотой в 1 мм равно: 1мм.рт.ст= 133,3 Па 1 гПа (гектопаскаль) = 100 Па.

Cлайд 6

* Торричелли заметил, что высота столба ртути в трубке меняется, и эти изменения атмосферного давления как-то связаны с погодой. Если прикрепить к трубке с ртутью вертикальную шкалу, то получиться простейший ртутный барометр (греч. «барос» — тяжесть, «метрео» — измеряю) – прибор для измерения атмосферного давления. Вывод:

Cлайд 7

* Учащиеся записывают в тетрадь: Единица атмосферного давления – 1 мм рт. ст. Соотношение между Па и мм. рт.ст. P= ρgh = 13 600 кг/м3 9,8Н/кг 0,001 м = 133,3 Па 1 кПа = 1000 Па 1 гПа = 100 Па 760 мм.рт.ст. ≈ 101 300 Па ≈ 1013 гПа Единицы измерения атмосферного давления.

Cлайд 8

Атмосферное давление в живой природе Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благо даря крошечным присоскам, в которых создается разрежение, и атмосфер ное давление удерживает присоску на стекле. Рыбы-прилипалы имеют присасывающую поверхность, состоящую из ряда складок, образующих глубокие «карманы». При попытке оторвать присоску от поверхности, к которой она прилипла, глубина карманов уве личивается, давление в них уменьшается и тогда внешнее давление еще сильнее прижимает присоску. *

Cлайд 9

* Слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот. Засасывающее действие болота объясняется тем, что при поднятии ноги под ней образуется разреженное пространство. Перевес атмосферного дав ления в этом случае может достигать 1000 Н / на площадь ноги взрослого человека. Однако копыта парнокопытных животных при вытаскивании из трясины пропускают воздух через свой разрез в образовавшееся разрежен ное пространство. Давление сверху и снизу копыта выравнивается, и нога вынимается без особого труда.

Презентация на тему «Манометры» по физике в формате powerpoint. Цель данной презентации для школьников 7 класса дать представление об устройстве и принципах работы жидкостного и металлического манометров, рассмотреть их применение в различных областях. Автор презентации: учитель физики, Гагарина Марианна Сергеевна.

Фрагменты из презентации

Тест

1. Кто из ученых предложил способ измерения атмосферного давления?
2. Какой буквой обозначают атмосферное давление?
3. Какова единица атмосферного давления?
4. Как называется прибор для измерения атмосферного давления?
5. Чему равно значение нормального атмосферного давления?
6. Как называется прибор для измерения высоты, используемый в авиации?

Манометры – приборы для измерения давлений, больших или меньших атмосферного (от греческого «манос» – редкий, неплотной и «метрео» — измеряю.

Манометры бывают:

• жидкостные
• металлические

Жидкостный манометр

• Жидкостный манометр состоит из двухколенной стеклянной трубки, в которую налита какая – нибудь жидкость.
• Устройство и принцип работы открытого жидкостного манометра

Устройство металлического манометра

• Согнутая в дугу металлическая трубка
• Рычаг
• Зубчатка
• Стрелка

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

Сфигмоманометр (тонометр) — прибор для измерения артериального давления. Состоит из манжеты, надеваемой на руку пациенту, устройства для нагнетания воздуха в манжету и манометра, измеряющего давление воздуха в манжете. Также, сфигмоманометр оснащается либо стетоскопом, либо электронным устройством, регистрирующим пульсации воздуха в манжете.

Закрепление

• С какими приборами мы сегодня познакомились?
• Почему в открытом манометре уровни жидкости в обоих коленах одинаковые?
• Почему при погружении коробочки в воду изменяются уровни жидкости в коленах манометра?
• Как с помощью жидкостного манометра показать, что на одной и той же глубине давление одинаково по всем направлениям?
• Как устроен металлический манометр?
• В каких единицах градуируется шкала металлического манометра?

учитель физики МОУ «СОШ № 1» г. Ивантеевки Гагарина Марианна Сергеевна

Цель урока:

дать представление об устройстве и принципах работы жидкостного и металлического манометров, рассмотреть их применение в различных областях.

Обучающие:

изучить устройство и принцип действия открытого жидкостного и металлического манометров; научить пользоваться ими;

Развивающие:

развивать познавательный интерес, коммуникативные и экспериментаторские компетенции учащихся;

Воспитывающие:

воспитывать доброжелательное отношение к участникам учебного процесса, понимание необходимости заботиться о своем здоровье и приобретении житейских навыков.

Тест

1.Кто из ученых предложил способ измерения атмосферного давления?

2.Какой буквой обозначают атмосферное давление?

Тест

4. Как называется прибор для измерения атмосферного давления?

5. Чему равно значение нормального атмосферного давления?

Ответы

Тема урока:

Манометры

Манометры – приборы для измерения давлений, больших или меньших атмосферного (от греческого «манос» – редкий, неплотной и «метрео» — измеряю.

Класс: 7

Цели: Знакомство с работой и устройством барометра-анероида и манометров.

Задачи урока:

1. Образовательные:
   • Более глубокое изучение предмета с опорой на современные технологии и наглядность.
   • Знакомство с приборами для измерения давления, устройством, принципом работы этих приборов и использовании их в жизни.
   • Закрепление понимания факта, что атмосферное давление с высотой уменьшается.
2. Воспитательные: Умение слушать друг друга и адекватно оценивать ответы.
3. Развивающие:
   • Развитие умений обобщать и делать выводы.
   • Развитие навыка самостоятельного поиска знаний и практического их применения.

Оснащение урока.

• Мультимедийный компьютер с программой PowerPoint.
• Презентация «Барометр-анероид и манометры» Приложение .
• Приборы: барометр-анероид, жидкостный и металлический манометры.

Для создания презентаций использовались материалы учебника и информация, полученную в Интернете на сайте www.fizika.ru , в частности там были взяты картинки, вставленные в презентацию.

Ход урока

1. Орг.момент.

2. Этап: повторение.

Учитель: Здравствуйте, ребята!

Сегодня у нас урок-презентация. На предыдущих уроках вы убедились в том, что существует атмосферное давление, узнали что атмосферное давление можно измерить с помощью прибора изобретенного итальянским ученым Эванжеллиста Торричелли.

3. Этап: Барометр-анероид.

А теперь мы узнаем как устроен барометр-анероид.

Что же из себя представляет барометр-анероид и для чего он предназначен?

В практике для измерения атмосферного давления используют барометр-анероид. Его называют без жидкостным, потому что он не содержит ртути.

А теперь выясним как устроен этот прибор.

1. корпус
2. гофрированная коробочка
3. стекло
4. шкала
5. пружинящая пластина
6. стрелка

Откройте учебник на странице 105 и прочитайте устройство прибора.

А теперь рассмотрите вид сбоку и попробуйте назвать части прибора.

Ученик:

• металлическая коробочка с волнистой поверхностью.
• Пружина.
• Передаточный механизм
• Стрелка-указатель.

Одинаковое ли давление будет показывать барометр на первом и втором этаже нашей школы?

Ученик: Давление на первом этаже будет выше чем на втором этаже.

Учитель: Как вы думаете, почему?

Ученик: С высотой давление уменьшается.

При подъеме на каждые 12 м давление уменьшается на 1 мм рт. ст. Поэтому их можно назвать высотомеры.

Учитель: А какое давление мы считаем нормальным? И чему оно равно?

Ученик: Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0°С, называется нормальным атмосферным давлением . Нормальное атмосферное давление равно 101 300 Па=1013 гПа.

Учитель: Ребята, рассмотрите шкалу барометра-анероида. Назовите предел измерения прибора.

Ученик: 720мм.рт.ст. – 780мм.рт.ст.

Учитель: Чему равна цена деления прибора?

Ученик: 1мм.рт.ст.

Учитель: Закройте глаза, слушайте меня и представьте то, о чем я буду говорить. Я буду загадывать вам загадки, тот, кто знает отгадку скажет ответ.

Сначала – блеск,
За блеском – треск,
За треском – плеск.
(Молния, гром, дождь)

Пушистая вата
Плывет куда-то.
Чем вата ниже,
Тем дождик ближе.
(Туча)

Цветное коромысло
Над лесом повисло.
(Радуга)

Белый дым тянул за чуб,
Раскачал на поле дуб.
Застучал в ворота.
Эй, откройте! Кто там?
(Ветер)

Летит – молчит,
Лежит – молчит.
Когда умрет, тогда заревет.
(Снег)

Всем поведает,
Хоть и без языка,
Когда будет ясно,
А когда – облака.
(Барометр)

Учитель: Чем объединены эти загадки?

Ученик: Речь идет об атмосферных явления.

Учитель: Все о чем шла речь в загадках существует на земле только потому, что земля обладает атмосферой. Но в Солнечной системе не все планеты имеют атмосферу.

Окрашен космос в черный цвет,
Поскольку атмосферы нет,
Ни ночи нет, ни дня,
Здесь нет земной голубизны,
Здесь виды странны и чудны,
И звезды сразу все видны,
И Солнце, и Луна.
В. П. Лепилов г. Астрахань.

4. Этап: Манометры.

Учитель: Переходим ко второй части урока. Манометры.

Манометры служат для измерения давлений больших или меньших атмосферного.

Манометры бывают 2 видов: жидкостные и металлические. Рассмотрим устройство жидкостного манометра.

• Двухколенная стеклянная трубка.
• Резиновая трубка.
• Шкала.

Принцип действия жидкостного манометра.

Чем глубже погружают в жидкость коробочку, тем больше становится разность высот столбов жидкости в коленах манометра, тем, следовательно, и больше давление производит жидкость.

Учитель: Откройте учебник на странице 109 и прочитайте устройство металлического манометра. И расскажите принцип его работы.

Ученик: При увеличении давления трубка выпрямляется.

При уменьшении давления трубка благодаря своей упругости возвращается в прежнее положение, а стрелка — к нулевому делению шкалы.

5. Этап – Закрепление.

Учитель: А теперь проверим, как вы усвоили тему. Приготовьте листочки, подпишите и пронумеруйте от 1 до 10. Писать только окончание предложения.

Понятийный диктант.

1. Металлический барометр, в переводе с греческого – безжидкостный – называется ….… анероид

1. Цифрой 2 на рисунке обозначена …гофрированная коробочка
2. Цифрой 4 на рисунке обозначена …шкала
3. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0°С, называется …нормальным
4. Давление атмосферы уменьшается на 1 мм при подъеме на каждые …12 м
5. Прибор для измерения давлений больше или меньше атмосферного называется …манометр
6. В сосуде на рисунке В давление … атмосферного меньше
7. Манометр на рисунке называется …металлическим
8. Цифрой 1 на рисунке обозначена …Металлическая трубка
9. Цифрой 3 на рисунке обозначена …стрелка

В конце урока листочки собираются, и проводится самопроверка по готовым ответам на экране. Кто ответил на 5? На 4?

6. Этап – Итог урока.

Учитель: Итак, ребята, мы познакомились с приборами для измерения давления. Назовите эти приборы?

Ученик: Барометр и манометр.

Учитель: Выберите из 4 предложенных слов два, которые относятся к барометрам.

Ученик: Анероид и Торричелли

Учитель: . Как вы думаете, какой из них удобнее в использовании? Почему?

Ученик: Барометр — анероид.

Учитель: Какие вы знаете манометры?

Ученик: Жидкостный и металлический.

Учитель: Какой более практичный в использовании? Почему? Где в жизни вы встречали использование манометров?

Ученик: Измерение давления при наполнении газом баллонов, в пресса.

На этом урок закончен. Спасибо всем за работу, все сегодня на правильно отвечавшие получат оценку — отлично, остальные оценки будут уточнены после проверки диктанта.

Манометры Поршневой жидкостный насос Жидкостный манометр Устройство

Манометры. Поршневой жидкостный насос.

Жидкостный манометр Устройство: стойка со шкалой на опоре, U-образная стеклянная трубка, одно колено которой присоединяется к сосуду, давление в котором нужно измерить.

Принцип действия жидкостного манометра основан на свойстве сообщающихся сосудов и законе Паскаля. .

Металлический (трубчатый) манометр сразу показывает измеряемое давление (строго говоря, превышение давления над атмосферным).

Металлический манометр В основе работы металлического манометра лежит деформация (изгиб) упругой дугообразной трубки 1. При помощи двух тяг 2 движение концов трубки передается стрелке 3, которая закреплена на оси 4. Конец стрелки передвигается по шкале 5. Трубка, стрелка и шкала помещены внутрь корпуса 6.

Поршневой жидкостный насос.

Вопросы: 1. Будут ли действовать в безвоздушном пространстве поршневые жидкостные насосы? 2. Почему у жидкостных и газовых насосов поршень должен плотно прилегать к стенкам трубки насоса? 3. Почему при нормальном атмосферном давлении вода за поршнем всасывающего насоса может быть поднята не более чем на 10, 3 м? 4. При нормальном атмосферном давлении вода за поршнем всасывающего насоса поднимается не более чем на 10, 3 м. На какую высоту при всех равных условиях поднимается за поршнем нефть?

5. Открытые жидкостные манометры соединены с сосудами (рис. 179). В каком из сосудов давление газа равно атмосферному давлению; больше атмосферного; меньше атмосферного давления?

6. Как будут изменяться уровни ртути в манометре, если сосуд А нагревать; охлаждать?

7. Чему равна цена деления шкалы манометра? Какое давление показывает манометр? Каким будет показание манометра, если его соединить с баллоном, давление газа в котором равно атмосферному?

8. Объясните, как работает нагнетательный насос садового опрыскивателя. Одним из клапанов в насосе является кожаная манжетка — поршень.

На рисунке 49 изображен поршневой жидкостный насос. Тест: I. Каким номером обозначен цилиндр? 1. Один. 2. Два. 3. Три. 4. Четыре II. Каким номером обозначен поршень? 1. Один. 2. Два. 3. Три. 4. Четыре. III. При поднятии поршня вверх клапан. . . открывается, а клапан. . . закрывается и вода всасывается через трубу. . . IV. При опускании поршня вниз один клапан. . . открывается, а клапан. . . закрывается. V. При следующем движении поршня вверх клапан. . . закрывается и вода, находящаяся над поршнем, выливается через трубу. . .

Что такое манометр и как он работает?

Манометр — это измерительный прибор, используемый для измерения уровня давления в жидкости или газе в различных отраслях промышленности. Это важный инструмент, так как он также помогает контролировать уровни давления в жидкостях и газах и поддерживать их в необходимом пределе. Подает сигнал тревоги в случае превышения давления. Это важно с точки зрения безопасности, потому что инструмент или машина может взорваться, если уровень давления превысит и останется незамеченным в течение длительного времени.Это может нанести вред рабочим, а также повредить оборудование. Таким образом, манометр имеет решающее значение для общей безопасности предприятия. В этом посте обсуждается принцип работы и другие детали манометра.

Краткое обсуждение принципа работы манометра

Принцип работы манометров основан на законе Гука, который гласит, что сила, необходимая для расширения или сжатия пружины, линейно масштабируется по отношению к расстояние растяжения или сжатия.Есть внутреннее давление и внешнее давление. Таким образом, когда на поверхность объекта оказывается давление, оно больше на внутренней стороне, поскольку площадь давления меньше. Манометры Бурдона широко используются в различных отраслях промышленности, и они работают по этому принципу.

В настоящее время широко используются цифровые манометры. В случае цифровых манометров большую роль играют источники переменного и постоянного тока. Схема переключения или переменный ток преобразуется в постоянный ток. Измеренное давление передается на мембрану датчика, которая определяет давление, на основе которого генерируется электрический сигнал, который поступает на компьютер или смартфон.Эти датчики оснащены небольшим ЖК-дисплеем.

Прочие важные детали манометров

Манометры варьируются от базовых до полностью автоматизированных, которые можно подключить к вашему смартфону для отправки предупреждений. Датчики давления являются важнейшими компонентами манометров. На рынке представлены различные типы манометров, такие как коммерческие манометры, манометры общего назначения, промышленные манометры из нержавеющей стали, манометры дифференциального давления, двусторонние манометры и так далее.При таком большом количестве вариантов очевидно запутаться. Среди различных факторов размер области применения должен быть одним из ключевых факторов при выборе манометров для любого процесса. Эти манометры необходимо регулярно обслуживать и обслуживать, поскольку вышедший из строя манометр представляет для предприятия такую ​​же угрозу, как и отсутствие такового. Поэтому всегда лучше иметь на своем предприятии несколько приборов, которые хорошо обслуживаются. С точки зрения точности, установка и правильная калибровка манометра являются важными аспектами.Калибровка может быть сложной задачей и должна выполняться специалистами после рассмотрения требований приложения.

В центре внимания — двусторонние манометры

Двусторонние манометры — один из наиболее важных типов манометров. Они широко используются в таких отраслях, как химическая и нефтегазовая. Вот некоторые полезные особенности двусторонних манометров:

• В основном они изготовлены из пластикового корпуса, но имеют прочную конструкцию для тяжелых условий эксплуатации.
• Они устойчивы к химическим веществам, коррозии, абразивным материалам, высоким температурам и так далее.
• Они обладают высокой точностью и совместимы в нескольких диапазонах давления.
• Имеют тефлоновую диафрагму с трубкой Бурдона.
• Они отлиты как единое целое и, следовательно, не могут быть собраны или разобраны.
• Для этих манометров не требуется никакого наполнения, так как они предварительно заполнены глицерином или оптической силиконовой жидкостью для манометров.
• Они поставляются с линзой из поликарбоната, обладающей высокой ударопрочностью, и цветным дисплеем с яркими полосками диапазона.
• Они имеют двойную шкалу, и вы можете выбрать единицы измерения: PSI / KPA и PSI / BAR.
• У них есть механизм оповещения в случае необходимости замены фильтра или СУМКИ.
• Они подходят даже в местах с ограниченным обзором. В таких местах можно устанавливать на станки или химические насосы.

Если вы являетесь производителем в нефтегазовой или другой подобной отрасли, вам потребуются высококачественные манометры. Убедитесь, что вы изучили все особенности манометра и автономность его работы, и получите их от сертифицированных и проверенных производителей и поставщиков.Cannon Water Technology — один из известных дистрибьюторов различных типов манометров и другого испытательного оборудования и оборудования для обработки воды. В компании представлены приборы известных и заслуживающих доверия брендов.

Принцип работы манометра

В манометре Бурдона используется принцип, согласно которому сплющенная трубка имеет тенденцию выпрямляться или восстанавливать свою круглую форму в поперечном сечении под давлением.

Хотя это изменение поперечного сечения может быть едва заметным и, таким образом, связано с умеренными напряжениями в диапазоне упругости легко обрабатываемых материалов, деформация материала трубки увеличивается за счет придания трубке С-образной формы или даже спирали, так что вся трубка имеет тенденцию упруго распрямляться или раскручиваться при повышении давления.

На практике плоская тонкостенная трубка с закрытым концом присоединяется полым концом к неподвижной трубе, содержащей измеряемое давление жидкости. По мере увеличения давления закрытый конец движется по дуге, и это движение преобразуется во вращение шестерни (сегмента а) с помощью соединительного звена, которое обычно регулируется.

Ведущая шестерня малого диаметра находится на валу указателя, поэтому движение еще больше усиливается передаточным числом. Расположение индикаторной карты за указателем, начальное положение вала указателя, длина рычага и исходное положение — все это обеспечивает средства для калибровки указателя, чтобы указать желаемый диапазон давления для изменений поведения самой трубки Бурдона.

Дифференциальное давление может быть измерено манометрами, содержащими две разные трубки Бурдона с соединительными рычагами.

Механические детали

Стационарные части:

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

Движущиеся части:

1. Неподвижный конец трубки Бурдона. Он сообщается с впускной трубой через приемный блок.
2. Подвижный конец трубки Бурдона. Этот конец запечатан.
3. Поворотный и поворотный штифт.
4. Соедините шарнирный штифт с рычагом (5) пальцами, чтобы обеспечить вращение шарнира.
5. Рычаг. Это продолжение секторной шестерни (7).
6. Штифт оси шестерни сектора.
7. Сектор шестерни.
8. Стрелка указателя оси. Он имеет прямозубую шестерню, которая входит в зацепление с секторной шестерней (7) и проходит через поверхность, приводя в движение стрелку индикатора. Из-за небольшого расстояния между выступом звена рычага и шарнирного пальца и разницы между эффективным радиусом секторной шестерни и прямозубой шестерни любое движение трубки Бурдона значительно усиливается.Небольшое движение трубки приводит к большому перемещению стрелки индикатора.
9. Волосовая пружина для предварительного натяга зубчатой ​​передачи, чтобы исключить люфт и гистерезис зубчатой ​​передачи.

Также читайте: Принцип работы ротаметров

Манометр — обзор

4.3 Датчики давления

Манометры обычно используются в системах для контроля того, что давление поддерживается на безопасном уровне. Важно, чтобы все манометры в одной системе показывали давление с использованием одних и тех же единиц, чтобы не допустить ошибок при их считывании.В большинстве манометров используется вращающийся указатель, который соединен с тонкой изогнутой трубкой (называемой трубкой Бурдона ), которая отклоняется при увеличении внутреннего давления, чтобы указать значение давления. В других манометрах может использоваться диафрагма, отклоняющая указатель. В обоих случаях манометр может быть самой слабой частью системы в отношении давления разрыва. Тонкий металл в диафрагме или трубке Бурдона также может быть разъеден, если на них воздействуют коррозионные химические вещества. Из-за этих факторов многие манометры имеют сплошную переднюю поверхность циферблата, но имеют какой-либо тип продувочной заглушки на задней или нижней части, чтобы детали не вылетели в случае разрыва манометра.Хотя большинство манометров выдерживают некоторое избыточное давление без разрыва, показания манометра могут быть неточными после того, как они испытали избыточное давление. Колебания температуры также могут привести к тому, что датчики этого типа будут давать неточные показания.

В системах подачи полупроводникового газа сегодня используется все больше электронных преобразователей и преобразователей для контроля давления в системе. Помимо возможности обеспечить более чистую систему для процесса, датчик может подавать сигнал в систему управления, которая затем может обеспечивать обратную связь для обеспечения более точного управления давлением процесса и немедленного отключения системы в случае обнаружения избыточного давления.Большинство преобразователей генерируют электронный сигнал низкого уровня, пропорциональный давлению, приложенному к его чувствительному элементу. Этот чувствительный элемент обычно представляет собой диафрагму с тензодатчиком, прикрепленным к внешней стороне. Когда давление отклоняет диафрагму, сопротивление тензодатчика изменяется, вызывая изменение пропорционального напряжения в той части цепи, которая включает тензодатчик. Датчики давления аналогичны датчикам, за исключением того, что сигнал низкого уровня обычно настраивается для подачи сигнала 4–20 мА или сигнала напряжения более высокого уровня для передачи.

Помимо датчика тензометрического типа, другие датчики давления могут использовать датчики переменной емкости, переменной индуктивности или пьезоэлектрические кристаллические датчики для обнаружения изменений давления. Преобразователь выходного давления низкого уровня может использоваться в системах контроля горючих и других опасных газов, если система была спроектирована таким образом, что уровни мощности электроники, используемые для возбуждения преобразователя, остаются очень низкими. Их можно использовать даже в зонах Класса I, Раздела II, если в сочетании используются соответствующие искробезопасные барьеры.Как и манометр, датчик может иметь более низкое давление разрыва, чем другие компоненты газовой системы. В наиболее безопасных конструкциях преобразователей область за диафрагмой герметично закрыта и способна выдерживать давление, превышающее полное расчетное, в случае разрыва или коррозии диафрагмы.

Реле давления также широко используются для контроля и управления давлением в системах подачи полупроводникового газа. Их можно использовать для переключения электрического сигнала при достижении заданного давления.Их можно использовать для обнаружения ситуации избыточного давления, такой как отказ регулятора, или они могут обнаруживать состояние пониженного давления, например, когда в газовом баллоне заканчивается содержимое. Многие переключатели очень похожи по конструкции на манометры, имея трубку Бурдона, которая отклоняет тумблер переключателя вместо указателя манометра.

Индикационные реле давления обеспечивают как индикацию давления, так и функцию переключения. Выключатели, установленные в зонах, классифицируемых как опасные, должны быть либо взрывозащищенными, либо использоваться для переключения очень слабых электронных сигналов в рамках ограничений кодовых директив.

Манометры — обзор

11.2 Считывание сигнала давления

Давление в качестве выходного сигнала имеет преимущества удобного и быстрого вывода, включая манометр, электронные весы, консоль и т. Д. Сигнал давления в качестве выходного показания можно быстро идентифицировать и использовать как небольшое самодельное устройство.

Lin et al. использовали самые распространенные в лаборатории электронные весы в качестве выходного устройства для разработки нового сенсора аптамера для количественного определения белка (рис.11,4; Wang et al., 2018). Они выбрали тромбин в качестве мишени, используя два аптамера в разных местах (один аптамер иммобилизован на поверхности магнитных частиц, а другой аптамер, меченный на наночастицах платины (PtNP)) для распознавания белка. И аптамеры, и тромбин специфически связываются с образованием сэндвич-структуры. Исходя из этого, частицы платины были связаны с магнитными частицами и легко отделялись магнитом. Таким образом, захваченные наночастицы платины эффективно катализируют разложение H ₂ O ₂ , производя большое количество O ₂ , которое вытесняет определенное количество воды в выпускном устройстве, поскольку давление во флаконе было выше, чем давление вне флакона.Используя давление в качестве выходного сигнала, можно выполнить точное измерение веса воды с помощью электронных весов. Поскольку концентрация PtNP была пропорциональна концентрации тромбина, можно было установить тесную взаимосвязь между водой и мишенью. Вес воды увеличивался с увеличением концентрации тромбина в диапазоне 0–100 нМ с пределом обнаружения 2,8 нМ.

Рисунок 11.4. Принцип использования электронных весов в качестве тромбин-чувствительного белкового сенсора для считывания сигналов.

Перепечатано по материалам Wang, A., Ma, X., Ye, Y., Luo, F., Guo, L., Qiu, B., et al. 2018. Простой и удобный аптасенсор для белка, использующий электронные весы для считывания. Анальный. Chem., 90 (2), 1087–1091

Кроме того, поскольку PtNP не были загрязнены H ₂ O ₂ , чувствительность можно регулировать в соответствии с конкретными требованиями, изменяя время реакции. Когда электронные весы используются для считывания сигналов, перепад давления, вызванный непрерывным генерированием O ₂ , может быть вытеснен в воду в канализацию; таким образом, сигнал давления может быть преобразован в усиленный весовой сигнал.

Манометр представляет собой портативное устройство для точного количественного определения давления и широко используется для обычных измерений. Благодаря своей портативности и чувствительности датчик подходит для широкого спектра анализов белка. Образование газа может привести к значительному увеличению давления внутри закрытого контейнера, что легко обнаружить с помощью манометра. Биосенсоры на основе давления могут применяться путем объединения биологических компонентов и считывания сигналов давления с усилением газового сигнала.

Путем каталитического разложения пероксида водорода в уплотнении до кислорода, Yang et al. разработал основанный на давлении метод высокочувствительного биоанализа (Zhu et al., 2015). Как показано на фиг. 11.5A, сэндвич-биоанализ состоит из захватывающего антитела, связанного с твердой подложкой, целевого антигена из образца и детектирующего антитела, меченного катализатором, таким как фермент или каталитическая наночастица. При введении субстрата происходит быстро катализируемая реакция с выделением газа с последующим выделением газа, что приводит к значительному увеличению давления в уплотнительном устройстве.Повышение давления можно определить с помощью собственного манометра, который состоит из цифрового датчика атмосферного давления, литиевой батареи и ЖК-монитора для отображения давления воздуха. Затем этот подход, основанный на давлении, применяется для обнаружения С-реактивного белка (СРБ), биомаркера заболевания, путем преобразования распознавания СРБ / антител в сигнал давления, что позволяет проводить быструю и сверхчувствительную количественную оценку СРБ (Ji et al., 2016).

Рисунок 11.5. (A) Принцип работы биоанализа, при котором давление используется в качестве выходного сигнала.Высокая чувствительность анализа может быть достигнута путем преобразования сигналов молекулярного распознавания в измеряемые сигналы давления. (B) Быстрое и чувствительное обнаружение NF в раковых клетках с помощью ручного манометра. (C) Схема биосенсора на основе барометра.

(A) Перепечатано по материалам Zhu, Z., Guan, Z., Liu, D., Jia, S., Li, J., Lei, Z., et al. 2015. Преобразование молекулярного распознавания в сигнал давления для быстрого, чувствительного и портативного биомедицинского анализа. Энгью. Chem. Int. Ред., 54 (36), 10448–10453.(B) Перепечатано из Ding, E., Hai, J., Li, T., Wu, J., Chen, F., Wen, Y., et al. 2017. Эффективные гетеропереходные нановолокна CuO / Co3O4, генерирующие водород, для чувствительного обнаружения раковых клеток с помощью портативного измерителя давления. Анальный. Chem., 89 (15), 8140–8147. (C) Перепечатано из Fu, Q., Wu, Z., Du, D., Zhu, C., Lin, Y., & amp; Тан, Ю. 2017. Универсальный биосенсор барометра на основе [электронная почта] Pt Core / Shell Nanoparticle Probe. Датчики САУ, 2 (6), 789–795.

Основываясь на том же принципе, Lin et al.разработали платформу для высокочувствительного количественного определения тромбина (Yang et al., 2015). Каталитические наночастицы были загружены на наносферы кремнезема, а затем полученный комплекс был модифицирован антителами перед проведением анализа на основе иммуноанализа (Wang et al., 2017). После разрушения высвободившиеся каталитические наночастицы впоследствии вызвали количественное измерение газовой реакции с помощью манометра дифференциального давления и повышение целевого давления.

Недавно Лу и др.сообщили о ручном манометрическом методе, в котором использовалось быстрое и чувствительное обнаружение раковых клеток (рис. 11.5B; Ding et al., 2017). В этом подходе конъюгированные с фолатом гетеропереходные нановолокна CuO / Co ₃ (NF) CuO / Co ₄ выполняют две функции: одна — обеспечивать специфический лиганд для рецепторов фолиевой кислоты, сверхэкспрессируемых в раковых клетках, другая — эффективная фотокаталитическая активность, которая может разлагать комплекс боран-аммиак с образованием нетоксичного H ₂ . Tang et al. использовали наночастицы ядро-оболочка [защищенные по электронной почте] в качестве катализатора образования O ₂ и разработали пневматические биосенсоры для обнаружения различных целей (рис.11,5 ° C; Fu et al., 2017). Программное обеспечение смартфона было доработано для расчета и передачи результатов, чтобы технология стресса более способствовала обнаружению в реальном времени дома.

Биоанализ, в котором в качестве выходного сигнала используется давление, имеет два основных преимущества. Во-первых, сверхчувствительное обнаружение может быть достигнуто за счет двух мощных процессов усиления. При образовании газа объем реакционной системы увеличится на 2–3 порядка, что приведет к значительному увеличению давления в замкнутой системе.Более того, активный катализатор (например, PtNP) может катализировать 10 ⁶ молекул субстрата в секунду. Оба они вызывают значительное усиление сигнала, превышающее 10 ¹⁰ раз в течение нескольких минут после ответа. Во-вторых, измерение на основе давления не содержит шума электромагнитного излучения и шума магнитного поля. Эта уникальная функция упрощает конструкцию устройства и дополнительно способствует высокочувствительному и точному обнаружению.

НОШОК

Мониторинг перепада давления (∆p) имеет решающее значение во многих производственных процессах.Часто используются два стандартных манометра, когда манометр дифференциального давления может указывать разницу в давлении с помощью одного прибора. Измерение перепада давления необходимо там, где небольшие перепады давления могут иметь значительный эффект, например, при мониторинге падения давления на фильтрах, сетчатых фильтрах, сепараторах, клапанах и насосах, отображении уровней жидкости в резервуарах, обнаружении утечек в системе и измерении потока жидкости. Области применения: чистые помещения, теплообменники, нефтеперерабатывающие, нефтехимические и химические заводы,

Манометр дифференциального давления измеряет и визуально показывает разницу между двумя точками давления в технологической системе.Манометр дифференциального давления имеет два входных отверстия, которые оба подключены к контролируемым точкам давления. Например, если давление в одном впускном отверстии составляет 200 фунтов на кв. Дюйм, а давление в другом порте составляет 50 фунтов на квадратный дюйм, то перепад давления составляет 150 фунтов на квадратный дюйм (200 фунтов на квадратный дюйм — 50 фунтов на квадратный дюйм).

Манометры дифференциального давления могут использоваться для многих целей, в том числе:

• Поддержание оптимальной фильтрации системы и обнаружение образования накипи

Одно из самых популярных приложений для манометров дифференциального давления — мониторинг фильтрации.Когда фильтрующий патрон начинает забиваться загрязняющими веществами, давление между впускным и выпускным портами увеличивается, а эффективность падает. Когда перепад давления достигает определенного предела, оператор знает, что пора менять фильтр, обеспечивая плавный и эффективный процесс и предотвращая повреждение системы. Точно так же манометр дифференциального давления может использоваться для обнаружения накипи в трубах и насосах.

Большие, тяжелые и дорогие расходомеры часто используются для измерения расхода жидкости внутри трубы.Манометры дифференциального давления представляют собой более дешевый и простой вариант.

Принцип Бернулли гласит, что для невязкого потока увеличение скорости жидкости происходит одновременно с уменьшением давления или уменьшением потенциальной энергии жидкости.
Диафрагма, трубка Вентури или сопло потока часто используются для уменьшения диаметра внутри трубы. Затем можно установить манометр дифференциального давления, соединяющий сторону высокого давления с большим диаметром и сторону низкого давления с меньшим диаметром, чтобы измерить разницу давления до и после отверстия и определить скорость потока.Это обеспечивает решение с высокой точностью при невысокой стоимости.

• Контроль уровня жидкости в резервуарах

В открытых резервуарах порт манометра высокого давления расположен на дне резервуара, а сторона низкого давления сбрасывается в атмосферу. Затем манометр DP выдает показания, которые указывают высоту жидкости в резервуаре, часто в дюймах или футах водяного столба или в процентах заполнения.

В герметичном резервуаре атмосферное давление газа в верхней части резервуара над содержащейся жидкостью увеличивает гидростатическое давление жидкости.Стандартный манометр, установленный на дне резервуара, будет измерять давление как газа, так и жидкости, а не только давление водяного столба.
Манометр дифференциального давления в этом случае работает намного эффективнее. Путем подсоединения стороны высокого давления к дну резервуара и стороны низкого давления к верхней части манометр измеряет разницу давления газа от общего давления, чтобы обеспечить более точное считывание уровня жидкости. Это может быть экономически эффективным решением для резервуаров для измерения жидкого кислорода, азота, аргона и подобных сред, а также для измерения разницы между давлением пласта и забойным давлением в добывающих и нагнетательных скважинах.

Обнаружение утечек в системе — одно из малоизвестных приложений для манометров дифференциального давления.

Простое измерение перепада давления между потенциально протекающим сосудом и эталонным сосудом может определить наличие утечки. Это может сэкономить время и обеспечить более точное измерение, в отличие от длительного ожидания падения давления на стандартном манометре.

Типы манометров дифференциального давления

Поршневой датчик перепада давления Манометры предназначены в первую очередь для работы с жидкими или газообразными средами, где требуются низкие диапазоны перепада давления и статическое рабочее давление.По мере того, как жидкость проходит от порта высокого давления к порту низкого давления, манометр дифференциального давления определяет небольшое количество байпаса через движение плавающего поршня / магнита в прецизионном отверстии относительно калиброванной пружины. Любое изменение давления по обе стороны от поршня / магнита вызывает перемещение магнита пропорционально разнице дифференциального давления. Магнит с поворотной стрелкой, расположенный рядом с внутренним магнитом, но за пределами корпуса давления, следует за движением поршневого магнита и показывает перепад давления на циферблате.Манометры DP поршневого типа показывают небольшое количество байпаса, когда жидкость проходит от порта высокого давления к порту низкого давления.

Диафрагменные манометры дифференциального давления изолируют порты высокого и низкого давления друг от друга, поэтому байпас отсутствует. Эти манометры могут использоваться в приложениях для измерения воздуха, газа или жидкостей. Перепад давления измеряется движением эластомерной диафрагмы против точно откалиброванной пружины диапазона. Изменение положения диафрагмы в ответ на изменение перепада давления перемещает внутренний магнит.Этот магнит, в свою очередь, заставляет вращаться внешний магнит по отношению к корпусу датчика. К этому вращающемуся магниту прикреплен указатель, который показывает перепад давления на циферблате. Диафрагма обеспечивает полное разделение.

Многие манометры дифференциального давления доступны со встроенными переключателями или преобразователями. Эти переключатели или передатчики можно настроить на включение или выключение, а также на включение сигналов тревоги в определенных точках давления.

Принцип работы вакуумметров

в Miepl Millenium Instruments Limited

Вакуумметры, где показания давления не зависят от типа газа (механические вакуумметры)

Вакуумметр Бурдона

Внутренняя часть трубки, изогнутой по дуге окружности (так называемая трубка Бурдона), подключена к вакуумной системе.Из-за воздействия внешнего атмосферного давления конец трубки более или менее изгибается во время процесса откачки. Это приводит в действие указатель, прикрепленный к этой точке. Соответствующее давление можно определить по линейной шкале. С помощью манометров Бурдона можно приблизительно определять давление от 10 мбар (7,5 торр) до атмосферного давления.

Капсульный вакуумметр

Этот вакуумметр содержит герметичную откачанную тонкостенную мембранную капсулу, которая находится внутри прибора.По мере снижения давления вакуума капсула вздувается. Это движение передается через систему рычагов на указатель и затем может быть считано как давление на линейной шкале.

Мембранный вакуумметр

В случае мембранного вакуумметра, который может измерять абсолютное давление, герметичная и откачиваемая вакуумная камера отделена диафрагмой от измеряемого давления вакуума. Он служит эталонным количеством. При увеличении вакуумирования разница между давлением, которое необходимо измерить, и давлением в эталонной камере становится меньше, что приводит к изгибу диафрагмы.Этот прогиб может быть передан механическими средствами, такими как рычаг, например, на указатель и шкалу, или электрически с помощью тензодатчика или изгибающего стержня для преобразования в электрический измерительный сигнал. Диапазон измерения таких мембранных вакуумметров составляет от 1 мбар (0,75 торр) до более 2000 мбар (1500 торр).

Емкостной вакуумметр

Чувствительная к давлению мембрана этих емкостных датчиков абсолютного давления изготовлена ​​из керамики Al2O3. Термин «емкостное измерение» означает, что пластинчатый конденсатор создается диафрагмой с неподвижным электродом за диафрагмой.Когда расстояние между двумя пластинами этого конденсатора изменяется, это приводит к изменению емкости. Это изменение, которое пропорционально давлению, затем преобразуется в соответствующий электрический сигнал измерения. Здесь также откачанная эталонная камера служит эталоном для измерений давления. С помощью емкостных датчиков можно точно измерить давление от 10-5 мбар / торр до давления, значительно превышающего атмосферное, при этом придется использовать разные емкостные датчики с диафрагмами разной толщины (и, следовательно, чувствительности).

Вакуумметры, где показания давления зависят от типа газа

Датчик теплопроводности (Пирани)

Этот принцип измерения использует теплопроводность газов для измерения давления в диапазоне от 10-4 мбар / торр до атмосферного давления. Нить накала в измерительной головке образует одно плечо моста Уитстона. Подаваемое на мост напряжение нагрева регулируется таким образом, чтобы сопротивление нити и, следовательно, температура нити оставалась постоянной независимо от количества тепла, выделяемого нитью.Поскольку теплопередача от нити к газу увеличивается с увеличением давления, напряжение на мосту является мерой давления. Улучшения в отношении температурной компенсации привели к стабильным показаниям давления даже при больших изменениях температуры, особенно при измерении низких давлений.

Ионизационный вакуумметр с холодным катодом (Пеннинг)

Здесь давление измеряется через газовый разряд внутри измерительной головки, при этом газовый разряд воспламеняется за счет приложения высокого напряжения.Результирующий ионный ток выводится как сигнал, пропорциональный преобладающему давлению. Газовый разряд поддерживается также при низких давлениях с помощью магнита. Новые концепции конструкции таких датчиков обеспечивают безопасную и надежную работу этих так называемых датчиков Пеннинга в диапазоне давлений от 10-2 до 1 x 10-9 мбар / торр.

Вакуумметр для ионизации с горячим катодом

В этих датчиках обычно используется три электрода. Горячий катод излучает электроны, которые падают на анод.Таким образом, газ, давление которого необходимо измерить, ионизируется. Результирующий ток положительных ионов регистрируется третьим электродом — так называемым детектором ионов — и этот ток используется как сигнал, пропорциональный давлению. Датчики с горячим катодом, которые в основном используются сегодня, основаны на принципе Баярда-Альперта. Такое расположение электродов позволяет проводить измерения в диапазоне давлений от 10-10 до 10-2 мбар / торр. Другое расположение электродов позволяет работать с более высоким диапазоном давлений от 10–1 мбар / торр до 10–10 мбар / торр.

Для измерения давлений ниже 10-10 мбар / торр используются так называемые экстракционные ионизационные датчики фирмы Redhead. В экстракторных ионизационных датчиках созданные ионы фокусируются на очень тонком и коротком ионном детекторе. Благодаря геометрическому расположению этой системы мешающие влияния, такие как рентгеновские эффекты и десорбция ионов, могут быть почти полностью устранены. Ионизационный манометр экстрактора позволяет измерять давление в диапазоне от 10-4 до 10-12 мбар / торр.

Манометры — Reotemp Instruments

Все компоненты манометра следует выбирать с учетом давления, температуры, характеристик среды и факторов окружающей среды.Неправильное применение или неправильная установка может вызвать сбой манометра, что может привести к повреждению другого оборудования или травмам. Мы предлагаем пользователям манометров ознакомиться с ASME B40.100, доступным на сайте www.asme.org.

Для обеспечения безопасности, точности и срока службы манометра надлежащая практика требует учета следующих факторов при выборе манометра:

Манометры

REOTEMP могут измерять давление от полного вакуума до 30 000 фунтов на квадратный дюйм, а также манометрическое и дифференциальное давление на уровне 10 дюймов водяного столба.Как правило, рекомендуется диапазон, в два раза превышающий рабочее давление, при этом максимальное рабочее давление не должно превышать 75% шкалы. Если возникает пульсация или температура среды повышается, рабочее давление должно быть на уровне 50% шкалы или ниже.

Большинство манометров с трубкой Бурдона и капсульными манометрами могут видеть кратковременные всплески 130% шкалы без необратимого повреждения манометра (конкретное максимальное рабочее давление см. В таблицах данных). Информация о манометрическом разрывном давлении доступна на нашей технической странице и в видеороликах ниже.

Давление разрыва манометра в зависимости от испытательного давления

Максимальное рабочее давление (или испытательное давление) манометра часто неправильно понимается как давление разрыва (или разрыва). В этом видео мы показываем различия между ними и демонстрируем, как трубка Бурдона реагирует на давление, значительно превышающее ее диапазон измерения.

Безопасность манометра — Защита от избыточного давления

Механические манометры подвержены повреждениям и ошибочным показаниям при избыточном давлении.Узнайте, как определенные функции манометра могут предотвратить повреждение и обеспечить безопасность пользователей.

Все смачиваемые компоненты манометра должны быть выбраны в соответствии с характеристиками измеряемой жидкости. Примите во внимание следующие характеристики технологической среды:

Температура

Конкретные пределы температуры указаны в технических паспортах манометров. Если температура среды превышает допустимые пределы, следует рассмотреть возможность использования разделительной диафрагмы или охлаждающего элемента.Для работы с паром следует использовать сифон с косичками.

Коррозия

Все смачиваемые материалы манометра указаны в техническом паспорте. Если технологическая жидкость несовместима с этими материалами, следует выбрать другой манометр или установить разделительную диафрагму.

Засорение

Гнездо манометра и трубка Бурдона имеют небольшие отверстия, которые могут забиваться в присутствии твердых частиц или жидкостей с высокой вязкостью. Для этих применений рекомендуется разделительная диафрагма.

Пульсация

Механический манометр однозначно чувствителен к разрушающему воздействию пульсации в технологическом процессе. Большинство манометров REOTEMP имеют ограничительные винты (дроссельные заслонки), установленные для гашения некоторых пульсаций. Демпферы могут использоваться для дополнительного гашения некоторых типов пульсации. Мембранный разделитель с функцией PulsePlus ™ рекомендуется для тяжелых условий эксплуатации.

Тип корпуса, материал и дизайн манометра следует выбирать в соответствии с условиями, в которых устанавливается манометр.К факторам окружающей среды, которые следует учитывать, относятся:

Вибрация

Компоненты механического манометра очень чувствительны к вибрации. Заполнение корпуса жидкостью рекомендуется в большинстве случаев, когда существует вибрация. В случаях сильной вибрации может потребоваться удаленный монтаж манометра с использованием гибкой капиллярной трубки с разделительной диафрагмой или без нее.

Температура окружающей среды

Большинство манометров REOTEMP рассчитаны на нормальную температуру окружающей среды для наружной установки в большинстве частей земного шара (от -40 до 140 ° F).Если манометр заполнен жидкостью, следует внимательно выбрать подходящую заполняющую жидкость для окружающих условий.

Влага и коррозия

При выборе стиля и материала корпуса следует учитывать наличие влаги, моющих средств, соленой воды и других факторов окружающей среды. В условиях высокой влажности жидкость, заполняющая корпус, предотвратит скопление конденсата на внутренней стороне объектива.

Вентиляция корпуса и отрыжка манометра

Некоторые датчики чувствительны к незначительному отклонению от нуля при получении или во время установки.Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, что вызывает эту проблему и как выпустить или «отрыгнуть» датчик, чтобы исправить проблему.

Манометры REOTEMP

доступны с точностью от 0,25% (ASME Grade 3-A) до +/- 3/2/3% (ASME Grade B). Как правило, в критических процессах используются манометры 1% или лучше, для которых требуются более дорогие компоненты и большие размеры циферблата. Все манометры REOTEMP откалиброваны с указанной точностью на момент изготовления; дальнейшая сертификация и регистрация точечных данных могут быть обеспечены на отслеживаемом эталонном оборудовании NIST.

Большинство манометров REOTEMP стандартно поставляются с технологическими соединениями с наружной резьбой ¼ «или ½» NPT. Доступны многие другие типы соединений, включая BSP, конические фитинги высокого давления, SAE, трубные заглушки, VCR и другие.

Общие методы монтажа

	Нижнее крепление , также известное как крепление на шток.
	Крепление сзади предлагается в вариантах для нижней части спины или по центру спины в зависимости от модели.
	Настенное крепление включает задний фланец, прикрепленный к манометру.Предлагается с нижним или задним подключением в зависимости от модели.
	Крепление на панели включает передний фланец или U-образный зажим, прикрепленный к манометру.

Манометры REOTEMP

доступны с циферблатами от 1,5 до 6 дюймов. Как правило, решающими факторами при выборе размера циферблата являются учет места, точность и удобочитаемость. Для манометров, устанавливаемых в условиях низкой освещенности или в труднодоступных местах, рекомендуется шкала Hi-Vis ™.