Методы и средства измерения давления Давле ние

Методы и средства измерения давления

Давле ние — физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности. В Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.

Единицы измерения давления Миллиметр ртутного Техническая Физическая Паскаль Бар столба атмосфера (Pa, Па) (bar, бар) (мм рт. ст. , (at, ат) (atm, атм) mm Hg, Torr, торр) 1 Па 1 Н/м 2 10− 5 10, 197· 10− 6 9, 8692· 10− 6 7, 5006· 10− 3 1 бар 105 1· 106 дин/см 1, 0197 0, 98692 750, 06 2 1 ат 98066, 5 0, 980665 1 кгс/см 2 0, 96784 735, 56 1 атм 101325 1, 01325 1, 033 1 атм 760 1 мм рт. ст. 133, 322 1, 3332· 10− 3 1, 3595· 10− 3 1, 3158· 10− 3 1 мм рт. ст.

n Абсолютное давление измеряется относительно идеального вакуума и равно сумме относительного давления (давления по прибору) и атмосферного давления. n Относительное давление (давление по прибору) измеряется относительно давления окружающего воздуха и равно разности абсолютного давления и атмосферного давления. Знак минус при этом обычно опускается. n Перепад давлений – разность давлений в двух точках. 4

Классификация В зависимости от измеряемой величины: n приборы, предназначенные для измерения избыточного давления – манометры; n приборы, предназначенные для измерения вакуума – вакууметры; n приборы, предназначенные для измерения разрежения – тягомеры; n приборы для измерения атмосферного давления – барометры. 5

Классификация По принципу действия приборы для измерения давления можно разделить на: n жидкостные; n поршневые; n деформационные; n электрические. 6

Барометр Рис. 1. Типы ртутных барометров: а — чашечный, б — сифонный, в — сифонно-чашечный. Рис. 2. Станционный чашечный барометр; К — кольцо, на котором подвешивается барометр. n – нониусная шкала; b – винт нониусной шкалы; Т – термометр; С – чаша. 7

Жидкостные U-образные манометры Пределы измерения серийных приборов (от 4*103 Па до 0, 16 MПа). Погрешность не более 2, 5% от верхнего предела измерения. 8 В лабораторных условиях до 0, 02 -0, 05%.

Жидкостные U-образные манометры 9

Жидкостные U-образные манометры 10

Манометр Мак-Леода 11

Трубка Пито 12

Грузопоршневые манометры Изменяя вес грузов и площадь сечения поршня, можно изменять пределы измерения М. в широком диапазоне (от 2500 Па до 2500 MПа). Приборы отличаются высокой точностью и стабильностью показаний; погрешность от 0, 02 до 0, 2% от верхнего предела измерения. 13

Анероиды Анероидные измерительные приборы состоят из металлического элемента, восприимчивого к давлению, который изгибается под действием перепада давления. В качестве элемента, воспринимающего давление, может использоваться: n трубка Бурдона, n диафрагма n сильфон Пределы измерения от 10 до 2, 5 Х 109 Па.

Трубка Бурдона 1 - трубка Бурдона, 2 - крепление стрелки и передаточного механизма, 3 - соединение трубки со штоком привода стрелки, 4 - крепление корпуса, 5 - шток, 6 - шестерня, 7 - стрелка, 8 - шкала, 9 - подвод давления. 15

Мембранный манометр 1 — «плюсовая» камера; 2 — «минусовая» камера; 5 — чувствительная гофрированная мембрана; 4— передающий шток; 5 — передаточный механизм; 6 — предохранительный клапан и соответственно указательной стрелки, отсчитывающей на шкале прибора измеряемое давление 16

Альтиметр (высотомер) 2 4 1 3 1 - Коробочка с гофрированными основаниями. 2 - Стрелка-указатель. 3 - Пружина. 4 - Передаточный механизм.

Сильфонный манометр 18

Сильфонный манометр 1 — сильфон; 2 — сильфон; 3 — шток; 4— пружины; 5 — номинальные стаканы; 6 — канал 19

Сфигмоманометр (тонометр)

Трубка Пито 21

Электронные датчики давления Резистивные тензодатчики Тензометры, жестко скрепленные с исследуемым объектом, используются для определения механических напряжений под действием давления. Емкостные Диафрагма и напорная камера образуют конденсатор переменной емкости, с помощью которого можно определить механические напряжения под действием давления. Магнитные Определяют перемещение диафрагмы по изменению ее индуктивности, с помощью LVDT-датчика, по эффекту Холла или вихревым индукционным токам.

Электронные датчики давления Пьезоэлектрические Используют пьезоэлектрический эффект некоторых материалов, таких, как кварц, для измерения напряжения в чувствительном механизме под действием давления. Оптические Используют физические изменения оптических волокон для измерения напряжений под действием давления. Потенциометрические Определяют механические напряжения под действием давления с помощью контакта, движущегося вдоль резистивного механизма. Резонансные Определяют напряжения или изменения плотности газов под действием давления, регистрируя изменения резонансной частоты чувствительного механизма.