Tehnik-ast.ru

Электро Техник
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Классификация приборов для измерения давления

Классификация приборов для измерения давления.

В зависимости от назначения приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы: Манометры – для измерения избыточного давления. Вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (вакуума). Мановакуумметры – для измерения вакуумметрического и избыточного давлений. Барометры – для измерения атмосферного давления. Баровакуумметры – для измерения абсолютного давления. Дифференциальные манометры – для измерения разности давлений.
По принципу действия все приборы для измерения давления можно разделить на:

Жидкостные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается весом столба жидкости, а изменение уровня жидкости в сообщающихся сосудах служит мерой давления, называются жидкостными. К этой группе относятся чашечные и U-образные манометры, дифманометры и др.

Грузопоршневые — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается усилием, создаваемым калиброванными грузами, воздействующими на свободно передвигающийся в цилиндре поршень.

Приборы с дистанционной передачей показаний — приборы, в которых используются изменения тех или иных электрических свойств вещества (электрического сопротивления проводников, электрической емкости, возникновение электрических зарядов на поверхности кристаллических минералов и др.) под действием измеряемого давления. К таким приборам относятся манганиновые манометры сопротивления, пьезоэлектрические манометры с применением кристаллов кварца, турмалина или сегнетовой соли, емкостные манометры, ионизационные манометры и др.

Пружинные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления. Благодаря простоте конструкции и удобству пользования пружинные приборы получили широкое применение в технике. К этой группе относятся разнообразные приборы, отличающиеся по виду пружин: манометры с трубчатой пружиной, манометры с пластинчатой пружиной, манометры с коробчатой пружиной, манометры абсолютного давления (баровакуумметры), дифференциальные манометры.

По метрологическому назначению измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие. Образцовыми измерительными приборами называются приборы, предназначенные для поверки других измерительных приборов. Образцовые манометры имеют следующие классы точности:

0,05; 0,2 — грузопоршневые манометры; 0,16; 0,25; 0,4 — пружинные манометры. Рабочими измерительными приборами называются все измерительные приборы, служащие для непосредственных измерений. Рабочие манометры имеют классы точности 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Приборы для измерения давления. Виды и работа. Применение

Виды давлений и приборы для их измерения

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м2. Применяют приборы для измерения давления.

Виды давления

  • Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
  • Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
  • Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
  • Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Виды и работа

Приборы, измеряющие давление, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы. Рассмотрим основные из применяемых видов.

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Читайте так же:
Инвертор своими руками из компьютерного блока питания

Рис-1

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Рис-2

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:

  • Пружинные.
  • Сильфонные.
  • Мембранные.

Рис-3

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Рис-4

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Читайте так же:
Заготовки для токарных работ по металлу

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Жидкостные приборы для измерения давления

Исторически первыми, используемыми для измерения давления, были жидкостные приборы, в основу которых положен принцип уравновешивания измеряемого давления или разности давлений гидростатическим давлением столба жидкости в приборе. Величина измеряемого давления определяется из основного уравнения гидростатики:

Раабс = Р0+ gh,

где Раабс – абсолютное давление в точке А; Р0- внешнее давление (над свободной поверхностью); h –

высота столба жидкости с плотностью (между уровнями т. А и свободной поверхностью).

Если точка А и свободная поверхность разделены несколькими столбами (слоями) жидкости с различными плотностями, то абсолютное давление находится суммированием давлений всех i

столбов жидкости с внешним давлением

Пьезометр

Пьезометр (рис. 1.1.) применяется для измерения превышения давления над атмосферным, т.е. избыточного (манометрического) давления. Пьезометр представляет собой открытую прозрачную (стеклянную) трубку с измерительной шкалой, которая подключается к сосуду в точке, расположенной на одном уровне с точкой искомого давления. Уровень жидкости в пьезометре определяет величину гидростатического напора (h + h1) (или пьезометрическую высоту):

где h1 – поправка на положение прибора, определяемая глубиной точки А от нулевого уровня шкалы прибора.

При определении давления пьезометром вводится поправка на капиллярность мм, если трубка имеет малый диаметр (обычно d 5 мм), и поправка на температурное расширение (изменение плотности) жидкости.

Погрешности при измерении связаны обычно с неточным определением плотности, неточностью установки и градуирования шкалы и визуальным снятием показаний.

Рис. 1.1. Пьезометр:

1 – открытая трубка; 2 – сосуд (трубопровод) под давлением; 3 – место измерения давления в произвольно выбранной т. А; 4 – кран для удаления воздуха из трубки; 5 – кран для отключения прибора.

Обратный пьезометр

Вакуум в закрытом сосуде можно измерить с помощью обратного пьезометра (рис. 1.2.), представляющего собой стеклянную трубку, опущенную в открытую емкость с жидкостью. Второй конец трубки присоединен к сосуду. Трубка снабжена шкалой. Жидкость в пьезометрической трубке поднимается на некоторую высоту (ваккуметрическую) hвак. Уравнение равновесия записывается в виде

Обратным пьезометром можно также определить избыточное или манометрическое давление в закрытом сосуде (рис. 1.3.)

Рис. 1.2. Обратный пьезометр при измерении вакуума: 1- пьезометрическая трубка; 2 – сосуд с вакуумом; 3 – кран для отключения прибора; 4 – емкость с жидкостью.Рис. 1.3. Обратный пьезометр при измерении избыточного давления: 1 — пьезометрическая трубка; 2 – сосуд с избыточным давлением; 3 – кран для отключения прибора; 4 – емкость с жидкостью.

В качестве рабочей жидкости в обратном пьезометре используется вода, ртуть, трансформаторное масло и т.д.

Диапазон измерения определяется только плотностью жидкости и длиной пьезометрической трубки.

Приборы для измерения давления больше атмосферного

Для измерения давления больше атмосферного применяют манометры (так же иногда называют приборы и для определения давления ниже атмосферного — см. далее).

Жидкостные манометры бывают открытые и закрытые.

Открытые жидкостные манометры применяются двух видов: прямые и наклонные. Прямой (рис.294) представляет собой открытую с обеих сторон U-образную трубку, один конец . которой соединяют с системой с измеряемым давлением. Трубка наполнена запирающей жидкостью, в качестве которой служат вода или ртуть, а также силиконы. Преимуществом силиконов является то, что они не смачивают, как вода, стенок трубки и при этом более чувствительны, чем ртуть, к небольшим колебаниям давления.

Читайте так же:
Домкрат подкатной эйрлайнс 3 т

Поскольку давление в системе выше атмосферного, столб ртути в правом колене (см. рис. 294) оказывается выше, чем столб ртути в левом колене. Разность их равна величине п, измеряемой по шкале.

Открытые манометры с наклонным коленом (рис. 295) обладают более высокой чувствительностью по сравнению с прямыми: в наклонном колене жидкость продвигается на большее расстояние, чем в вертикальном. Давление столба h (в мм рт. ст) в этом случае вычисляют путем умножения длины столба жидкости L на синус угла наклона ос, т. е. h = = L sin а.

В закрытых жидкостных манометрах рабочим телом является газ, находящийся над запирающей жидкостью (ртуть) в закрытом колене (рис. 296). При измерении повышенного давления столб ртути в правом юлене повышается и газ сжимается. Длину его столба измеряют по шкале. Недостатком этим манометров является то, что дааения шкалы у них неравномерные, т. е. более узкие для более высокого давления.

Металлические манометры. Применяются манометры с пластинчатой пружинйй (рис. 297), у которых, в Отличие от барометров, вместо эвакуированной коробки имеется только эластичная крышка. На одну сторону ее действует измеряемое давление (например, в автоклаве), на другую — атмосферное. Разность этих давлений указывается стрелкой на шкале.

Трубчатые пишущие манометры (рис. 298) снабжены согнутой неэвакуированной трубкой, имеющей в разрезе эллиптическую форму. Эту трубку соединяют с сосудом, в котором должно быть измерено давление.

Распространены также специальные манометры, у которых на шкале имеется красная черта, указывающая предельное давление, которое может быть развито в аппарате или сосуде, снабженном таким манометром.



При помощи системы рычагов и писца давление, развивающееся в аппарате, записывается на специальной круглой диаграмме или, если применен барограф, на плоской диаграмме давление — время.

Приборы измеряющие давление больше или меньше атмосферного

конспект Приборы измеряющие давление

1. Понятие жидкостного манометра, его устройство и действие

Для определения давления больше или меньше атмосферного используются манометры. Манометры бывают двух видов: жидкостные и металлические.

  1. Двух коленная стеклянная трубка.
  2. Подкрашенная жидкость.
  3. Шкала с делением.
  4. Металлическая коробочка с резиновой плёнкой.
  5. Трубка.
  6. Сосуд с водой.

Рассмотрим действия манометра. В сосуд с водой опускаем коробочку с резиновой плёнкой. Которая соединена с одним из колен стеклянной трубки. Чем глубже опускаешь коробочку в сосуд с водой, в колене с которым соединена коробочка, жидкость опускается. Это означает, что давление при увеличении высоты столба жидкости увеличивается. Такой прибор может быть использован для измерения кровяного давления.

2. Устройство и действие металлического манометра

  1. Плоская согнутая металлическая трубка, запаянная с одной стороны.
  2. Шкала с делением.
  3. Передаточный механизм.
  4. Стрелка.

Трубка в сосуде с водой, при увеличении давления сжимается. Это действие передаётся стрелке. Давление уменьшается, трубка выпрямляется. Это действие передаётся стрелке. Такие манометры используются для измерения давления газов жидкостей. В насосных станциях, тепловых станциях, для измерения давления воздуха в шинах машин и так далее.

3. Устройство и действие жидкостного насоса (водопровода)

  1. Цилиндр.
  2. Два клапана.
  3. Рычаг.
  4. Отводная труба.

Действия водопровода. В начальный момент при помощи рычага создаем условия образования безвоздушного пространства. Между верхним клапаном и цилиндром. Затем нажимаем на рычаг под давлением атмосферы поршень поднимается к верху. Открывается нижний клапан и вода заполняет все пространство цилиндра. Далее нажимая на рычаг опускаем поршень. Закрывая нижний клапан. Сжатая вода, выходит через отводную трубу. Дальше все процессы повторяются.

4. Устройство и действие гидравлического пресса

  1. Два цилиндра.
  2. Соединительная труба.
  3. Два поршня.
  4. Жидкость.

Действие гидравлического пресса.

Подействуем силой на малый поршень. То, по закону Паскаля, давление передается от одного слоя жидкости к другому, одинаково. Во сколько раз площадь большего поршня, больше площади малого поршня. Во столько же раз сила действующая на больший поршень, больше силы действующей на меньший поршень.

Читайте так же:
Как подключить провода к двухклавишному выключателю

5. Формула гидравлического пресса

формула

6. Применение всех приборов

Жидкостный манометр используется в приборах для измерения кровяного давления. Для демонстрации опытов в школе, ВУЗах. Металлический манометр применяется для измерения давления на тепловых станциях. В системе парового отопления, газовых баллонах, шинах автомобиля. Водяные насосы используются для водоснабжения домов. Гидравлический пресс применяется для получения различных видов масел. Для изготовления посуды из пластмассы. Прессует картон, фанеру. В сельском хозяйстве прессуют сено. Гидравлический пресс используется как подъемное устройство.

Приборы для измерения давления

Приборы для измерения давления классифицируются по следующим признакам:

1) по принципу действия – на жидкостные, пружинные, поршневые, электрические, комбинированные.

2) по характеру измеряемой величины – на барометры, манометры, вакуумметры, дифференциальные манометры, микроманометры.

Барометры предназначены для измерения атмосферного давления. Манометры – для измерения манометрического (избыточного) давления. Вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления. Приборы, которыми можно измерить ризб и рвак называются мановакуумметрами. Дифференциальные манометры позволяют измерять разность давлений в двух разных точках. Микроманометры – приборы, используемые для измерения малого избыточного давления или вакуума.

Весьма широко для измерения давлений используются жидкостные и пружинные (механические) манометры или вакуумметры.

В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, высота столба служит мерой давления.

В пружинных (механических) приборах сила измеряемого давления деформирует упругий элемент прибора (пружину, сильфон, мембрану), величина деформации пропорциональна давлению и служит его мерой.

К жидкостным приборам относятся пьезометры, манометры, вакуумметры и дифференциальные манометры.

Пьезометр является разновидностью жидкостного манометра и представляет собой стеклянную трубку диаметром 6–10 мм, нижний конец которой посредством резиновой трубки присоединяется к области измеряемого давления, а верхний конец открыт в атмосферу

Под влиянием давления р, действующего в точке присоединения прибора, жидкость поднимается в ней на высоту hp, которая называется пьезометрической высотой.

Величина измеряемого давления вычисляется по основному уравнению гидростатики. Абсолютное давление р в точке присоединения равно:

где пьезометрическая высота hp определяется непосредственным измерением в натуре.

Таким образом, пьезометр показывает давление в натуральную величину, то есть в метрах или миллиметрах столба данной жидкости. Пьезометры применяются для измерения сравнительно невысоких избыточных давлений – до 2-3 метров столба жидкости. При измерении более высоких давлений прибор становится чрезмерно громоздким и неудобным для использования. Пьезометры имеют значительную инерцию и обычно применяются в лабораторных исследованиях

Для измерения высоких давлений, более чем 2-3 м вод. ст. применяют жидкостные манометры, которые используют как правило уравновешивание давления р с помощью более тяжёлой жидкости, по сравнению с жидкостью, находящейся в резервуаре. Благодаря этому существенно сокращается высота поднятия жидкости в трубке прибора. Во избежание переливания более тяжёлой жидкости в резервуар, трубке манометра придаётся изогнутая U-образная форма. Из жидкостных манометров наиболее распространены ртутные манометры (рис. 2.9).

Для измерения один конец трубки соединяется с резервуаром, второй открыт в атмосферу. Под влиянием боле высокого давления р со стороны резервуара жидкость в трубке манометра переместится в сторону меньшего давления ра и займёт положение, указанное на рисунке. Горизонтальная плоскость О-О, проведённая по нижнему уровню ртути, является поверхностью равного давления в обоих коленах трубки, представляющих два сообщающихся сосуда. Гидростатическое давление р1 в левом колене трубки в плоскости А- А, вызванное давлением р и давлением столба жидкос- Рис.2.9 ти высотой h+а со стороны резервуара, уравнове-

Читайте так же:
Какая стиральная машинка лучше lg или haier

шивается гидростатическим давлением р2 со стороны правого колена, вызванного давлением столба ртути высотой hрт и атмосферного давления ра.

Условие равновесия жидкостей в левом и правом коленах прибора, определяемое равенством давлений в плоскости А-А:

Нетрудно увидеть, что левая часть последнего уравнения выражает давление р, измеряемое манометром, то есть р= р + γh. Тогда абсолютное давление в точке присоединения манометра:

а избыточное в той же точке

Ртутные манометры с достаточно высокой точностью позволяют измерять давление до 2-3 атмосфер.

Довольно широкое распространение получила модификация ртутного U-образного манометра – чашечный манометр. В нём вместо одного из U-образных колен используется чашка, диаметр которой намного больше диаметра трубки. Верхняя полость чашки соединена с областью измерения давления. Запас ртути в чашке настолько велик, что при разных hрт в трубке, положение плоскости О-О остаётся практически неизменным. Шкала прибора имеет постоянный нуль отчёта, что удобно при измерении hрт.

Дифференциальный жидкостный манометр (рис.2.10) весьма близок к U-образному ртутному манометру. Различие состоит в том, что давление в интересующей точке сравнивается не с атмосферным, а с давлением в другой точке.

Условие равновесия жидкостей относительно плоскостей равного давления, при расположении сравниваемых точек на одном уровне, выразится зависимостью:

отсюда находим разность давлений:

Жидкостные вакуумметры по устройству бывают чашечные и U-образные.

Чашечный вакуумметр представляет собой образный пьезометр, а U-образный – образный манометр. В том и другом приборе внешнее атмосферное давление ра уравновешивается атмосферным давлением и давлением столба жидкости высотой hвак, то есть

Отсюда определяется значение абсолютного давления в резервуаре

и величина вакуума

В качестве жидкостей для наполнения трубок может применяться ртуть, вода и т.п. Ртутные вакуумметры применяются для измерения высоких вакуумов, а водяные – для измерения малых вакуумов, когда высота столба жидкости в трубке не превышает 0.8-1м.

U-образный жидкостный вакуумметр по устройству одинаков с U-образным манометром, поэтому и тот и другой прибор может быть использован и как манометр и как вакуумметр. В этом случае прибор называется мановакуумметр.

Из механических манометров наиболее распространены трубчатые пружинные манометры (рис.2.11). Подобный манометр состоит из корпуса 1, главной частью такого прибора является серповидная трубка эллиптического поперечного сечения 2 (трубка Бурдона). Один конец её

Рис.2.11. выведен наружу и снабжён штуце-

ром для присоединения к области измерения давления 3. Второй заглушен и соединён со стрелкой 5 шкалы прибора 6.

Ввиду того, что внешняя сторона трубки имеет большую площадь, чем внутренняя, измеряемое давление действует на неё с большей силой, несколько выпрямляя трубку. Трубка, через приводной механизм 4 поворачивает стрелку, указывающую на шкале манометра величину измеряемого давления. Градуировка шкалы манометра производится на тарировочных стендах под известным давлением.

Прибор компактен, прост по устройству и применению. Главным недостатком является возникновение с течением времени остаточных деформаций. Поэтому все механические приборы подлежат обязательной периодической проверке. Предел измерения от 0.5 до 10 000 атмосфер.

Механические вакуумметры, как и манометры аналогичны по конструкции, только деформация трубки происходит в обратную сторону, следовательно и отклонение стрелки осуществляется в противоположную сторону.

Помимо рассмотренных приборов в современной технике применяются различного рода электрические датчики (давление воздействует на упругий элемент и преобразуется в электр. импульс). Запись сигналов осуществляется соответствующим прибором. Преимущества таких датчиков – малые размеры и масса, малая инерционность, автоматический контроль и управление, возможность дистанционного управления.

Дата добавления: 2016-10-07 ; просмотров: 4586 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector