2.2.3.1.2. Жидкостные манометры

В качестве рабочей жидкости для заполнения рассмотренных манометров применяют ртуть и масло. Масляные манометры име­ют большую чувствительность, так как плотность масла примерно в 15 раз меньше плотности ртути. Однако масло хорошо растворяет газы, и перед работой требуется его тщательное обезгаживание.

Пределы измерения ртутных манометров 10⁵... 10³Па, а масляных— 10⁵... 10° Па. Погрешность при отсчете уровня h может быть доведена до 0,1 мм. Более точное измерение уровня не имеет смысла из-за непостоянства величины поверхностного натяжения, колебаний плотности, температурных градиентов рабочей жидкости и т. д. Чувствительность манометров к перепаду давлений в основном ограничивается вязкостью самой жидкости.

Простейшими гидростатическими преобразователями являются жидкостные манометры с открытым и закрытым коленом. Измеряемая этими манометрами разность давлений уравновешивается весом столба жидкости высотой h:

(p_ср-p)=gρh

где g — ускорение земного притяжения; ρ— плотность жидкости.

Манометры с открытым коленом (рис. 34, а) удобны для измерения давлений, близких к атмосферному. В этом случае р_cр = p_а и высота столба h минимальна. Показания такого манометра зависят от атмосферного давления. В манометре с закрытым коленом (рис. 34, б) перед заполнением рабочей жидкостью получают давление р_ср=0, что позволяет непосредственно измерять абсолютное давление газа в вакуумной системе. В этом случае показания прибора не зависят от атмосферного давления. При измерении малых давлений (менее 2∙10⁴ Па) манометр с закрытым коленом имеет меньшие габариты.

2.2.3.1.3. Компрессионный маномер Мак Леода

Гидростатические манометры с предварительным сжатием газа называются компрессионными. Компрессионный манометр (рис. 35 ) состоит из измерительного баллона 2 с капилляром К₁, резервуара со ртутью 1, соединительного трубопровода 3 с капилляром К₂. Через азотную ловушку 4 манометр подключается к вакуумной системе. Баллон 2 перед началом измерений соединяется с вакуумной системой через трубку 3. Из баллона 1 под давлением атмосферного воздуха ртуть поднимается вверх по трубке T, отключает баллон 2 от вакуумной системы и сжимает заключенный в баллоне газ до давления, которое можно непосредственно измерить по разности уровней ртути в закрытом и сравнительном капиллярах К₁ и К₂. После компрессии давление измеряется точно так же, как и в обычном ртутном манометре с закрытым коленом.

Уравнение компрессионного манометра на основании закона Бойля — Мариотта имеет следующий вид:

pV₀ = (p + ρgh)V,

Диапазон измерения компрессионных манометров 10¹... 10~³ Па. Трудности в измерении более низких давлений связаны с непостоянством капиллярной депрессии ртути (понижение уровня ртути в капилляре по сравнению с ее уровнем в сообщающемся с капилляром широком сосуде); откачивающим действием струи ртутного пара из манометра в ловушку.

Компрессионный манометр относится к абсолютным приборам и используется в качестве образцового для градуировки других приборов. Его показания не зависят от рода газа. Однако компрессионным манометром нельзя измерить давление паров тех веществ, у которых упругость насыщенных паров при температуре измерения меньше давления в измерительном капилляре после сжатия; нельзя проводить непрерывное измерение давления. Недостатком манометра является также то, что он должен присоединяться к вакуумной системе через азотную ловушку.