Прилади вимірювання тиску Види тиску

Розрізняють наступні види значень тиску:

• атмосферний (барометричний) тиск — тиск, що створюється масою повітряного стовпа атмосфери Землі;

• абсолютний тиск — тиск, відлік якого ведеться від абсолютного нуля. За початок відліку беруть тиск всередині посудини, з якої повністю видалене повітря;

• надлишковий тиск — різниця, між абсолютним і барометричним тисками;

• вакуум (розрідження) — різниця між барометричним і абсолютним тисками.

Рідинні

П ринцип дії грунтується на зрівноваженні вимірюваного тиску або різниці тисків гідростатичним стовпом рідини. Залежно від вели­чини вимірюваного тиску чи вакууму застосовують такі рідини як вода, спирт, ртуть і мінеральні масла. Перевага рідинних приладів полягає у їхній простоті, низькій вартості, високій точності, надійності та наочності. Рідинні прилади бувають двотрубними і однотрубними; двотрубні прилади тиску складаються з U-подібної скляної трубки (1) діаметром 5-10 мм, заповненої до половини висоти робочою рідиною (3) і шкали (2). Система знаходиться в рівновазі, коли гідростатичний тиск відкритого коліна зрівноважить вимірюваний тиск Р, який діє на друге коліно трубки приладу

Дифманометри

Деформаційні дифманометри найбільш поширені під час вимірювання тиску. Вони прості й компактні за конструкцією, надійні у роботі, мають широкий діапазон вимірювання тиску — від 0,1 до 160 МПа при достатній точності. Чутливими елементами їх є прості й гофровані мембрани, сильфони, одновиткові та багатовиткові трубчасті пружини. Принцип дії деформаційних приладів грунтується на пружних деформаціях чутливих елементів під впливом тиску чи розрідження.  Чутливим елементом дифманометра є мембранний блок, який складається із двох мембранних коробок (1) і (3), з'єднаних між собою каналом (2) і розміщених у різних камерах. Мембранні коробки заповнені дистильованою водою. У нижню камеру підводиться вищий тиск Р1 а у верхню — нижчий Р2. Із центром мембрани верхньої коробки (3) жорстко з'єднаний сердечник (4) дифтрансформаторного перетворювача (5). Сердечник розміщений у середині роздільної трубки (6). із нержавіючої сталі. При підведенні до приладу тиску ∆Р – P₁ – Р₂ рідина із нижньої мембранно) коробки (1) по каналу (2) проходить у верхню коробку (3), у результаті чого її об'єм збільшиться, верхня мембрана зміститься вгору і перемістить плунжер (4). ДТП формує електричний сигнал пропорціональний перепаду тисків.

Трубчато-пружинні вимірювальні засоби, робота яких базується на використанні деформації трубчатої пружини еліптичного чи площинно овального перерізу під дією вимірюваного тиску (рис.1). Вони складаються з 1- штуцер, 2- основа, 3- трубчаста пружина, 4- корпус, 5- шкала, 6- стрілка, 7- зубчастий сектор, 8- тяга. Манометри виготовляють з верхньою межею вимірювання 0.06; 0.1; 0.16; 0.25; 0.4; 0.6; 1.0; 1.6 і т.д. до 100 МПа.

Робоча межа вимірювання повинна дорівнювати 3/4 верхньої межі при постійному тиску й 2/3 – при змінному тиску.

Електричні манометри є вимірювальними установками, що складаються з вимірювального перетворювача тиску (ВП) і повторних електричних вимірювальних приладів (ЕВП). Електричні манометри можуть бути п’єзоелектричні, тензометричні, опору й ін. Принцип дії манометра опору базується на залежності електричного опору чутливого елемента перетворювача від вимірюваного тиску.

На рис.2,а зображено вимірювальний перетворювач тиску (манометричний датчик МД). Первісним перетворюючим елементом перетворювача тиску (ПТ) є гофрована мембрана 2, встановлена в стальний корпус 1 з кришкою 4. Корпус 1 має штуцер для приєднання перетворювача до лінії гідро- або пневмомережі. За наявності пульсації вимірюваного тиску в штуцері корпусу встановлюють демпфер. Для запобігання руйнування мембрани при підвищеному тиску в корпусі встановлено профільований натиск з легкоплавкого сплаву. Проміжним перетворюючим елементом є передавальний механізм, що складається із штоку 6 з важелем 7, повзуна 8, плоскої пружини 9. Повзун 8 кріпиться шарнірно на стояку 5 і з’єднаний з важелем 7. Нижній кінець штока 6 притискується до мембрани 2 за допомогою плоскої пружини 9. Передавальним перетворюючим елементом ПТ є потенціометричний перетворювач 12, увімкнений за схемою подільника електричної напруги. Повзун 11 потенціометра закріплений на важелі 8. ПТ зверху закритий герметичним кожухом 10, що має штепсельне рознімання, призначене для приєднання перетворювача тиску до мережі живлення постійного струму і до повторного вимірювального приладу (вольтметра, амперметра).

Принцип дії ПТ такий. При підведенні до камери А робочого середовища під тиском мембрана деформується. Лінійна осьова деформація передається до штоку 6, який повертає важіль 8. Повзун 11 переміщується по потенціометру 12, тобто кожному значенню вимірюваного тиску відповідає визначене положення ковзаючого повзуна щодо потенціометра, а отже, і вихідний відносний опір. Якщо повний опір потенціометра відповідає верхній межі виміру, то за вимірюваним значенням вихідного електричного опору можна знайти вимірюваний тиск Р згідно з виразом

де Р _в.пр - верхня межа вимірювання перетворювача тиску, мПа;

R_вих - вихідний електричний опір, Ом;

R_заг - повний опір потенціометра, Ом.

Рис. 1 - Манометр з одновитковою трубчатою пружиною

Рис. 2 - Манометр опору:

а) конструкція; б) електрична схема

Кількість і витрата

Кількість речовини виражають у одиницях об’єму (м3) чи маси (кг), а кількість теплоти – у одиницях енергії (Дж, ГДж). Прилади для вимірювання кількості називають лічильниками. Лічильники вимірюють об’єм величини або величину енергії за будь-який проміжок часу: доба, тиждень, місяць і т.п.. Кількість при цьому визначається як різниця показань лічильника. Лічильники речовин найчастіше є приладами прямого вимірювання і відлік по їх шкалі дає значення кількості без додаткових обчислень, а теплолічильники – це прилади посередніх вимірювань, де результат визначається обчисленням по значенням прямих вимірювань температур прямого і зворотного потоків та витрати потоку теплоносія.  Витрата речовини також може бути об’ємною (м3/с) або масовою (кг/с) і визначається кількістю речовини, що проходить крізь той чи інший переріз каналу за одиницю часу. Прилади для вимірювання витрати називають витратомірами. Ці прилади додатково можуть бути оснащені лічильниками (інтеграторами), що дозволяє проводити вимірювання витрати і кількості.

У залежності від метода вимірювання можна виділити наступні витратоміри: змінного перепаду тисків, що основані на залежності від витрати перепаду тисків у звужувальному пристрої в наслідок часткового переходу потенційної енергії потоку у кінетичну; витратоміри критичного стікання із звужувальним пристроєм, витрата потоку крізь яке не залежить від тиску за звужувальним пристроєм і визначається лише тиском потоку перед ним; швидкісного напору для вимірювання витрати динамічного напору потоку за допомогою пневмометричних трубок; змінного рівня, що основані на залежності від витрати висоти рівня рідини у посудині при вільному стіканні її крізь отвір у дні чи боковій стінці посудини; постійного перепаду тисків, що основані на залежності від витрати речовини вертикального переміщення тіла (поплавка), який змінює при цьому площину перерізу прохідного отвору приладу таким чином, щоб перепад тисків по обидва боки поплавка залишався постійним; безконтактні, серед яких переважно застосовуються електромагнітні, ультразвукові і теплові.