Приборы для измерения давления 05а-5

Тема 05а. Приборы для измерения давления

Гидростатическое давление – модуль сжимающего напряжения, возникающего в покоящейся жидкости.

Свойства : 1) направлено всегда по внутренней нормали к площадке, на которую оно действует;

2) в любой точке жидкости по всем направлениям одинаково.

Приборы для измерения давления

Классификация:

По характеру измеряемой величины :

1. Барометры – для измерения атмосферного давления .

2. Манометры – для измерения избыточного давления

(разницы между абсолютным и атмосферным давлением, т.е. ).

3. Вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (разницы между атмосферным давлением и абсолютным, т.е. ).

4. Дифференциальные манометры – для измерения разности давлений.

5. Микроманометры – для измерения малых давлений и малых перепадов давления.

По принципу действия различают приборы

жидкостные, пружинные,

поршневые, электрические,

комбинированные и др.

По классу точности образцовые, контрольные и рабочие.

Класс точности численно равен отношению допустимой абсолютной ошибки измерения прибора к верхнему пределу измерения в процентах .

К = 0.25 ; 0.4 ; 0.6 – образцовые и контрольные;

К = 1.0 ; 1.5 ; 2.4 ; 4.0 – рабочие.

К жидкостным приборам для измерения давления относятся пьезометры, манометры, вакуумметры, дифференциальные манометры.

Пьезометры применяются для измерения избыточного и вакуумметрического давления. Верхний конец пьезометра (стеклянной трубки) сообщается с атмосферой. Избыточное давление определяется по формуле , где - высота поднятия жидкости над измеряемой точкой. Угинчус, стр. 45

U – образный манометр представляет собой U – образную стеклянную трубку, заполненную рабочей жидкостью. Обычно в качестве рабочих жидкостей используют воду, спирт, ртуть, тетрабромэтан, бромистый этилен, бромистый этил. (глицерин, ЛР№4) Давление на плоскости 0-0, называемой плоскостью сравнения, обозначим слева: справа: Избыточное давление в сосуде . Здесь – плотность жидкости в сосуде, заполняющей левое колено диффманометра. Если это воздух, плотность которого в 800 раз меньше плотности воды, то ею можно пренебречь. Тогда . Замечание. Использование ртути запрещено не только в учебных учреждениях, но и на производстве.

	U‑образный манометр может быть использован как жидкостный вакуумметр слева справа
		Дифференциальные манометры применяются для измерения разности давлений в двух точках покоящейся и движущейся жидкости. слева справа . Разность одинакова для абсолютных и избыточных давлений.
			Микроманометры с наклонной трубкой и наклонной шкалой позволяют измерять с большей точностью малые давления газов. Избыточное давление на поверхности жидкости в чашке равно , где - плотность жидкости; - угол наклона трубки к горизонту.

Основными преимуществами жидкостные приборов является простота устройства и высокая точность измерений.

Пружинные приборы

Принцип действия их основан на упругой деформации упругого элемента (трубчатой пружины, мембраны или сильфона) под действием давления. Деформация элемента пропорциональна величине измеряемого давления.

Рисунок 2 – Пружинный манометр:

а – с трубчатой пружиной; б – с мембраной

Из металлических приборов наиболее распространенным на практике является пружинный манометр (см. рис.), принцип действия которого следующий.

Под действием давления жидкости полая пружина 1 частично распрямляется и посредством зубчатого механизма 2 приводит в движение стрелку 3, перемещающуюся относительно шкалы 4. Принцип действия пружинного манометра основан на уравновешивании силы давления жидкости упругой силой пружины. Пружинный манометр показывает избыточное давление.

Основной деталью прибора является согнутая по дуге окружности полая трубка, имеющая в сечении овальную форму (трубка Бурдона). Один из концов трубки запаян. Под действием давления свободный конец трубки поворачивается на некоторый угол, пропорциональный измеряемому давлению. При этом с помощью поводка поворачивается зубчатый сектор, который поворачивает шестеренку, с осью которой жестко связана стрелка.

Недопустимо подавать на манометры с упругим элементом давление больше максимально допустимого по паспорту прибора (и меньше – вакуум). Остаточная деформация упругого элемента неустранима, прибор испорчен.

В грузопоршневых приборах (рисунок 3) величина давления определяется по весу грузов, помещаемых на рабочей площадке поршня, под которым создано измеряемое давление.

Рисунок 3 – Грузопоршневой манометр

Установка для поверки пружинных манометров по образцовому пружинному манометру вместо цилиндра 3 содержит устройство для присоединения образцового прибора. При поверке любого прибора сравнивают показания поверяемого прибора с показаниями образцового.

Электрические приборы

Приемным элементом, преобразующим величину деформации упругого элемента, пропорциональную давлению, в тот или иной электрический сигнал, является датчик давления.

Используются датчики:

индуктивные (дифференциальный трансформатор с подвижн. сердечником),

емкостные,

пьезоэлектрические,

полупроводниковые

и датчики сопротивления.

Важно для использования в системах управления и защиты – выходной сигнал электрический.

Точность механических и электрических манометров достигает 0,1 % максимального значения шкалы.