Измерение давления

Давление - это предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которой она действует.

Единицы измерения в СИ: Па (1 Па = 1 Н/м²)

Внесистемные единицы: 1 мм рт. ст. = 133,3 Па; 1 атм (физ.) = 760 мм рт. ст.

Различают следующие виды измеряемого давления:

- абсолютное (относительно 0);

- барометрическое (атмосферное);

- избыточное и разряжения (относительно барометрического).

1) если Р_абс. > Р_бар., то Р_абс. = Р_бар. + Р_изб.;

2) если Р_абс. < Р_бар., то Р_абс. = Р_бар. - Р_раз.;

Глубокое разряжение (от 200 мм рт. ст. и ниже) называется вакуумом

Приборы для измерения давления классифицируют:

1. По виду и количественному значению измеряемого давления:

- манометры (для измерения абсолютного и избыточного давления)

- вакуометры (для измерения давления разряжения);

- мановакуометры (для измерения абсолютного и избыточного давления и давления разряжения);

- дифференциальные (для измерения разности давлений);

- барометры (для измерения атмосферного давления);

- напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры (для измерения ма­лых значений абсолютного и избыточного давления и давления разря­жения).

2. По принципу действия:

- жидкостные (основаны на уравновешивании измеряемого

давления гидростатическим давлением столба жидкости, соответствующей высоты)

- деформационные (основаны на соответствии измеряемого давления величине силы, деформации или перемещения упругого элемента прибора)

- грузопоршневые (измеряемое давление уравновешивается давлением создаваемым массой груза или поршнем)

- электрические (об изменении давления судят по соответствующему изменению какого-нибудь электрического свойства тела).

Жидкостные

Наиболее распространенным среди жидкостных является трубный U-образный прибор

F = PS

G = mg = Vrg = hSrg

F = G; PS = hSrg; P = hrg;

r,g - const; следовательно P = f(h).

 

 

Среди деформационных манометров различают: пружинные (труб­чатые), мембранные и сильфонные.

Пружинные (трубчатые) манометры.

Пружинные представляют собой полую одновитковую или многовитковую трубку, один конец которой закреплен и соединен со средой, где измеряется давление, а другой конец запаян и соединен через передаточный механизм со стрелкой прибора. Перемещение конца трубки незначительно и составляет для различных конструкций 3-7 мм. Для увеличения разрешающей способности манометров применяют передаточный механизм, который увеличивает масштаб перемещения конца трубки.

Мембранные манометры. Прогиб мембраны при конструировании приборов зависит от геометрических размеров, модуля упругости материалов (бронза и др.). Для увеличения прогиба (0,5 ¸2 мм) мембранные коробки соединяют в блоки.

Бывают коробки

1) манометрические и 2) анероидные:

 

1) если Р_абс. > Р_бар., то DР = Р_абс. - Р_бар. = Р_изб.;

2) если Р_абс. < Р_бар., то DР = Р_бар. - Р_абс.;

Р_абс. = const» 0, следовательно DР = Р_бар.

Недостаток: наличие гистерезиса и некоторая нелинейность характеристики.

Сильфонные манометры.

Сильфон - тонкостенный цилиндр с кольцевыми складками (гофрами). Материал - бронза, латунь и др.

D = 20¸80 мм, ход поршня 5¸10 мм.

Для устранения недостатка (увеличения жесткости) внутрь сильфона помещают цилиндрическую пружину.

 

Среди электрических применяются тензометрические преобразователи. Принцип его действия состоит в преобразовании усилия, создаваемого давлением или пропорциональной ему деформации в изменение сопротивления проволоки наклеенной на поверхность деформирующегося тела. Тензометр представляет собой тонкую проволоку (d = 0,01¸0,05 мм), наклеенную на изоляционное основание (бумагу или пластмассу). Недостатки - малая чувствительность и зависимость от температуры.