Які пристрої можуть виміряти тиск?

Тиск характеризується силою, що діє на поверхню тіла. Це важлива характеристика, що надає, як і температура, вплив на багато технологічних і інших процесів. В даний час застосовують кілька одиниць тиску. У Міжнародній системі одиниць (СІ) одиницею тиску є паскаль (Па), що дорівнює тиску сили в 1 Н (ньютон) на площу 1 м², де Н - сила, що повідомляє масі 1 кг прискорення 1 м / с. Для високих тисків іноді використовують кгс / м² і бар-для низьких - міліметр ртутного або водяного стовпа (мм рт. ст. і мм вод. ст).

Розрізняють тиск атмосферний, надмірне, вакуумметрическое, абсолютне. Прилади для вимірювання тиску називають манометрами. Залежно від виду і значення вимірюваного тиску, використовують різновиди манометрів: барометри, вакуумметри і ін.

Атмосферний тиск (барометричний), який чиниться атмосферою Землі, вимірюють барометрами. Надмірний тиск, що є перевищенням тиску середовища над атмосферним, - манометрами, мановакууметри, диференціальними манометрами. Вакуумметричний тиск (вакуум, розрідження), відсутню до атмосферного, - вакууметра. Абсолютний тиск середовища, що відраховується від абсолютного нуля, т. Е. Від абсолютного вакууму, може вимірюватися одним з вищевказаних різновидів манометрів в залежності від того, вище воно атмосферного, нижче або дорівнює йому. У техніці в більшості випадків вимірюють надлишковий тиск. Манометри для його вимірювання поділяють на рідинні і деформаційні.

У рідинних манометрах тиск вимірюється по висоті стовпа рідини, що врівноважує це тиск. Прилади зазвичай виконуються у вигляді двох сполучених скляних посудин, залитих робочою рідиною (ртуттю, дистильованою водою, етиловим спиртом і ін.).

Один кінець судини зєднується з середовищем, де вимірюється тиск, другий - залишається відкритим. Під дією тиску вимірюваного середовища рідина починає переміщатися з одного коліна в інше до тих пір, поки тиску середовища і стовпа рідини в коліні не врівноважує. Різниця рівнів, яка відлічується за шкалою, пропорційна вимірюваній надлишкового тиску (Р_н), Що дорівнює

Р_н = Hpg

де Н - висота стовпа рідини- р - щільність рідини- g - прискорення сили тяжіння. Такими манометрами можна вимірювати також розрідження і різниця тисків.

На рис. 1 а показаний двотрубний манометр, яким можна вимірювати атмосферний, надмірне і вакуумметрическое тиск. Його недоліком є велика похибка при вимірюванні пульсуючих тисків. У цьому випадку використовують однотрубні манометри (рис. 1 б), в яких одне коліно сполучається судини має набагато більший діаметр у порівнянні з іншим. Широке коліно (чашка) зєднується з вимірюваним середовищем, тиск якої переміщує рідина в вузьке коліно. При вимірі враховується тільки висота стовпа вузького коліна, так як зміна рівня рідини в чашці настільки незначно, що їм можна знехтувати. Для вимірювання невеликих надлишкових тисків застосовують однотрубні мікроманометри з похилою трубкою (рис. 1 в). Зменшення кута нахилу трубки дозволяє підвищити точність відліку, так як при цьому збільшується довжина стовпа рідини.

Окрему групу становлять рідинні манометри, в яких переміщення рідини в посудині передається чутливого елемента - поплавця 1 (Рис. 2 а), дзвону 2 (Рис. 2 б) або кільцю 3 (Рис. 2 б), повязаному зі стрілкою - покажчиком тиску. Переваги цих приладів - можливість реєстрації показань на діаграмі і їх дистанційна передача.

У техніці більш широко застосовуються деформаційні манометри, принцип дії яких заснований на деформації пружного чутливого елемента, що виникає під впливом вимірюваного тиску. Пружна деталь повязана з відліковим пристроєм, проградуювати безпосередньо в одиницях тиску. По виду пружного елемента розрізняють пружинні, мембранні і сильфонні манометри.

У пружинних манометрах пружною деталлю є металева трубка овального перетину (пружина), вигнута по колу і поєднана через передавальний механізм зі стрілкою.

Вимірюється тиск подається всередину трубки, в результаті чого перетин прагне прийняти форму кола, пружина 1 розкручується - і вказівний стрілка переміщається по шкалі (рис. 3а).

У мембранних манометрах пружною деталлю є плоска мембрана 2, яка під дією тиску прогинається і через передавальний механізм діє на стрілку. Мембрана може бути виконана також у вигляді коробки 3, що підвищує чутливість і точність приладу за рахунок більшого її прогину при однаковому тиску (рис. 3б).

У сильфонних манометрах (рис. 3в) пружною деталлю є сильфон 4, представляє собою тонкостінну гофровану трубку, в яку подасться вимірюється тиск. Під його впливом сильфон розтягується в довжину і через передавальний механізм переміщує стрілку приладу.

Мембранні і сильфонні манометри застосовують для вимірювання невеликих надлишкових тисків і розрідження завдяки малій жорсткості пружного елемента. Причому при використанні для вимірювання розрідження (вакууму) їх називають тягоміри, надлишкового тиску - напоромери, а розрідження і надлишкового тиску - тягонапороміри.

Одне з важливих переваг деформаційних манометрів в порівнянні з рідинними - можливість автоматичного запису і дистанційної передачі показань.

Це здійснюється перетворенням деформації пружного елемента в електричний вихідний сигнал, який фіксується вторинними електровимірювальними приладами, проградуірованнимі в одиницях тиску (міліамперметр, потенціометрами і ін.).

Такі манометри називають деформаційними електричними. Найбільш поширені диференційно-трансформаторні, магнітомодуляціоннимі і тензометричні перетворювачі.

Принцип дії диференційно трансформаторного перетворювача заснований на зміні сили індукційного струму в залежності від тиску.

У манометрах з таким перетворювачем (рис. 4) трубчаста пружина 1 переміщатися не стрілку, а сталевий сердечник 2 в котушці трансформатора, в результаті чого змінюється сила індукційного струму, який через електронний підсилювач сигналу 4 подається на електровимірювальні прилади 3.

У магнітомодуляціоннимі преобразователях тиск перетворюється в сигнал постійного струму врезультаті переміщення магніту, повязаного з пружним чутливим елементом. При русі магніт впливає на магнітомодуляціоннимі перетворювач (ММП) і після посилення в напівпровідниковому усилительном пристрої сигнал подається на вторинні прилади постійного струму.

Тензометричні перетворювачі засновані на залежності електроопору металу або напівпровідника тензорезисторов від деформації. тензорезистори 1 (Рис. 5) закріплюються безпосередньо на пружному чутливому елементі манометра. Зміна їх опору перетворюється в електричний вихідний сигнал, що фіксується вторинними приладами.

Для вимірювання високих і надвисоких тисків в лабораторній практиці, а також для перевірки промислових деформаційних манометрів використовують вантажопоршневі манометри.

Їх дія заснована на зрівноважуванні тиску вимірюваного середовища силою, що створюється каліброваним вантажем 1 (Рис. 6), що діє на поршень 2.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!