دماسنج مایع وسیله ای برای اندازه گیری دمای فرآیندهای تکنولوژیکی با استفاده از مایعی است که به تغییرات دما واکنش نشان می دهد. دماسنج های مایع در زندگی روزمره برای همه شناخته شده اند: برای اندازه گیری دمای اتاق یا دمای بدن انسان.

دماسنج های مایع از پنج قسمت اصلی تشکیل شده اند که عبارتند از: توپ دماسنج، مایع، لوله مویین، محفظه بای پس و مقیاس.

توپ دماسنج قسمتی است که مایع در آن قرار می گیرد. مایع به تغییرات دما با بالا آمدن یا سقوط از طریق لوله مویرگی پاسخ می دهد. لوله مویین استوانه ای باریکی است که مایع در آن حرکت می کند. اغلب لوله مویرگی مجهز به یک محفظه بای پس است که حفره ای است که مایع اضافی در آن جریان می یابد. اگر محفظه بای پس وجود نداشته باشد، پس از پر شدن لوله مویرگی، در صورت ادامه افزایش دما، فشار کافی برای تخریب لوله ایجاد می شود. ترازو بخشی از دماسنج مایع است که با آن اندازه گیری می شود. ترازو بر حسب درجه کالیبره شده است. ترازو را می توان روی لوله مویرگی ثابت کرد یا می تواند متحرک باشد. ترازو متحرک تنظیم آن را ممکن می سازد.

اصل کار دماسنج مایع

اصل عملکرد دماسنج های مایع مبتنی بر توانایی مایعات در فشرده سازی و انبساط است. هنگامی که یک مایع گرم می شود، معمولا منبسط می شود. مایع موجود در لامپ دماسنج منبسط شده و به سمت لوله مویین حرکت می کند و در نتیجه افزایش دما را نشان می دهد. برعکس، هنگامی که یک مایع سرد می شود، معمولا منقبض می شود. مایع در لوله مویین دماسنج مایع کاهش می یابد و در نتیجه کاهش دما را نشان می دهد. در صورتی که دمای اندازه گیری شده یک ماده تغییر کند، انتقال حرارت رخ می دهد: ابتدا از ماده ای که دمای آن اندازه گیری می شود به توپ دماسنج و سپس از توپ به مایع. مایع با حرکت به سمت بالا یا پایین لوله مویرگی به تغییرات دما واکنش نشان می دهد.

نوع مایع مورد استفاده در دماسنج مایع به محدوده دمایی که دماسنج اندازه گیری می کند بستگی دارد.

سیاره تیر، -39-600 درجه سانتیگراد (-38-1100 درجه فارنهایت);
آلیاژهای جیوه, -60-120 درجه سانتیگراد (-76-250 درجه فارنهایت);
الکل، -80-100 درجه سانتیگراد (-112-212 درجه فارنهایت).

دماسنج مایع غوطه ور جزئی

بسیاری از دماسنج های مایع طوری طراحی شده اند که روی دیوار آویزان شوند و تمام سطح دماسنج در تماس با ماده ای است که دمای آن اندازه گیری می شود. اما برخی از انواع دماسنج های مایع صنعتی و آزمایشگاهی برای غوطه ور شدن در مایع طراحی و کالیبره شده اند.

از دماسنج های مورد استفاده در این روش، پرکاربردترین دماسنج های غوطه وری جزئی هستند. برای بدست آوردن قرائت دقیق با دماسنج غوطه وری جزئی، لامپ و لوله مویرگی را فقط تا این خط فرو کنید.

دماسنج های غوطه وری جزئی برای جبران تغییرات دمای محیط که ممکن است مایع داخل لوله مویرگی را تحت تاثیر قرار دهد تا یک علامت غوطه ور می شوند. اگر تغییرات دمای محیط (تغییرات در دمای هوای اطراف دماسنج) محتمل باشد، می تواند باعث انبساط یا انقباض مایع داخل لوله مویین شود. در نتیجه، خوانش ها نه تنها تحت تأثیر دمای ماده ای که اندازه گیری می شود، بلکه تحت تأثیر دمای هوای اطراف نیز قرار می گیرد. غوطه ور شدن لوله مویین به خط مشخص شده، تأثیر دمای محیط را بر دقت قرائت ها از بین می برد.

در شرایط تولید صنعتیاغلب لازم است دمای موادی که از لوله ها عبور می کنند یا در ظروف قرار دارند اندازه گیری شود. اندازه‌گیری دما در این شرایط دو مشکل را برای تکنسین‌های ابزار ایجاد می‌کند: نحوه اندازه‌گیری دمای یک ماده در صورت عدم دسترسی مستقیم به این ماده یا مایع، و نحوه برداشتن دماسنج مایع برای بازرسی، تأیید یا جایگزینی بدون توقف فرآیند. اگر از کانال های اندازه گیری برای قرار دادن دماسنج استفاده شود، هر دوی این مشکلات برطرف می شوند.

کانال اندازه گیری برای قرار دادن دماسنج یک کانال لوله ای شکل است که در یک سر بسته و از طرف دیگر باز است. کانال اندازه گیری به گونه ای طراحی شده است که توپ یک دماسنج مایع را در خود جای دهد و بنابراین از آن در برابر موادی که می توانند باعث خوردگی، مواد سمی یا فشار بالا شوند محافظت می کند. هنگامی که از کانال های اندازه گیری برای قرار دادن دماسنج ها استفاده می شود، تبادل حرارت به صورت تماس غیرمستقیم (از طریق کانال اندازه گیری) ماده ای که دمای آن اندازه گیری می شود و توپ دماسنج رخ می دهد. کانال های اندازه گیری مهر و مومی برای افزایش فشار هستند و از خروج مایعی که دمای آن اندازه گیری می شود جلوگیری می کند.

کانال های اندازه گیری در اندازه های استاندارد ساخته شده اند تا بتوان با انواع دماسنج از آن ها استفاده کرد. هنگامی که دماسنج در کانال اندازه گیری نصب می شود، توپ آن به کانال وارد می شود و یک مهره در بالای دماسنج پیچ می شود تا دماسنج را محکم کند.

برای اندازه گیری فشار از فشارسنج ها و فشارسنج ها استفاده می شود. فشارسنج ها برای اندازه گیری فشار اتمسفر استفاده می شوند. برای اندازه گیری های دیگر از فشار سنج استفاده می شود. کلمه فشار سنج از آن گرفته شده استدو کلمه یونانی: manos - شل، مترئو - اندازه گیری.

فشار سنج فلزی لوله ای

وجود داشته باشد انواع مختلفابزار اندازه گیری فشار. بیایید نگاهی دقیق تر به دو مورد از آنها بیندازیم. تصویر زیر فشار سنج فلزی لوله ای را نشان می دهد.

این در سال 1848 توسط فرانسوی E. Bourdon اختراع شد. شکل زیر طراحی آن را نشان می دهد.

اجزای اصلی عبارتند از: یک لوله توخالی خم شده به یک قوس (1)، یک فلش (2)، چرخ دنده (3)، یک شیر (4)، یک اهرم (5).

اصل عملکرد فشار سنج لوله ای

یک انتهای لوله مهر و موم شده است. در انتهای دیگر لوله با استفاده از یک شیر آب به ظرفی که باید فشار در آن اندازه گیری شود متصل می شود. اگر فشار شروع به افزایش کند، لوله خم می شود و در نتیجه روی اهرم عمل می کند. اهرم از طریق چرخ دنده به فلش متصل می شود، بنابراین با افزایش فشار، فلش منحرف می شود و فشار را نشان می دهد.

اگر فشار کاهش یابد، لوله خم می شود و فلش در جهت مخالف حرکت می کند.

فشار سنج مایع

حال بیایید نوع دیگری از فشار سنج را بررسی کنیم. تصویر زیر فشار سنج مایع را نشان می دهد. به شکل U است.

از یک لوله شیشه ای به شکل حرف U تشکیل شده است که داخل این لوله مایع ریخته می شود. یکی از انتهای لوله با استفاده از یک لوله لاستیکی به یک جعبه صاف گرد وصل می شود که با فیلم لاستیکی پوشانده شده است.

اصل عملکرد گیج فشار مایع

در موقعیت اولیه، آب در لوله ها در یک سطح خواهد بود. اگر به لایه لاستیکی فشار وارد شود، سطح مایع در یک زانو گیج فشار کاهش می یابد و در نتیجه در دیگری افزایش می یابد.

این در تصویر بالا نشان داده شده است. با انگشت روی فیلم فشار می دهیم.

وقتی فیلم را فشار می دهیم، فشار هوای داخل جعبه افزایش می یابد. فشار از طریق لوله منتقل می شود و به مایع می رسد و آن را جابجا می کند. با کاهش سطح این آرنج، سطح مایع در آرنج دیگر لوله افزایش می یابد.

با تفاوت در سطوح مایع، می توان تفاوت بین فشار اتمسفر و فشار وارد شده بر فیلم را قضاوت کرد.

شکل زیر نحوه استفاده از فشارسنج مایع برای اندازه گیری فشار در یک مایع در اعماق مختلف را نشان می دهد.

گیج های فشار مایع (لوله) بر اساس اصل مخازن ارتباطی کار می کنند - با متعادل کردن فشار ثابت با وزن مایع پرکننده: ستون مایع به ارتفاعی که متناسب با بار اعمال شده است تغییر می کند.

اندازه گیری های مبتنی بر روش هیدرواستاتیک به دلیل ترکیبی از سادگی، قابلیت اطمینان، مقرون به صرفه بودن و دقت بالا جذاب هستند. یک گیج فشار با مایع در داخل برای اندازه گیری افت فشار در 7 کیلو پاسکال (در نسخه های خاص - تا 500 کیلو پاسکال) بهینه است.

انواع و اقسام دستگاه ها

برای اندازه گیری های آزمایشگاهی یا کاربردهای صنعتی استفاده می شود گزینه های مختلفگیج های فشار با ساختار لوله. انواع دستگاه های زیر بیشترین تقاضا را دارند:

• U شکل. اساس طراحی مخازن ارتباطی است که در آن فشار توسط یک یا چند سطح مایع به طور همزمان تعیین می شود. یک قسمت از لوله برای اندازه گیری به سیستم لوله کشی متصل می شود. در عین حال، انتهای دیگر می تواند به صورت هرمتیک بسته شود یا ارتباط آزاد با جو داشته باشد.
• حجامت شده. گیج فشار مایع تک لوله ای از بسیاری جهات شبیه به طراحی ابزارهای کلاسیک U شکل است، اما به جای لوله دوم، از یک مخزن وسیع استفاده می کند که مساحت آن 500 تا 700 برابر بزرگتر است. سطح مقطع لوله اصلی.
• حلقه. در دستگاه هایی از این نوع، ستون مایع در یک کانال حلقوی محصور می شود. هنگامی که فشار تغییر می کند، مرکز ثقل حرکت می کند که به نوبه خود منجر به حرکت فلش نشانگر می شود. بنابراین، دستگاه اندازه گیری فشار، زاویه شیب محور کانال حلقوی را ثبت می کند. این فشارسنج ها دقت بالایی در نتایج به دست می آورند که به چگالی مایع و محیط گازی روی آن بستگی ندارد. در عین حال، دامنه کاربرد چنین محصولاتی به دلیل هزینه بالای و پیچیدگی نگهداری آنها محدود شده است.
• پیستون مایع فشار اندازه گیری شده میله خارجی را جابجا می کند و موقعیت آن را با وزنه های مدرج متعادل می کند. با انتخاب پارامترهای بهینه برای جرم میله با وزنه، می توان از خروج آن با مقداری متناسب با فشار اندازه گیری شده اطمینان حاصل کرد و بنابراین برای کنترل راحت است.

گیج فشار مایع از چه چیزی تشکیل شده است؟

دستگاه گیج فشار مایع در عکس قابل مشاهده است:

کاربرد گیج فشار مایع

سادگی و قابلیت اطمینان اندازه گیری های مبتنی بر روش هیدرواستاتیک، استفاده گسترده از دستگاه های پر از مایع را توضیح می دهد. چنین فشار سنج هایی در هنگام اجرا ضروری هستند تحقیقات آزمایشگاهییا حل مشکلات فنی مختلف. به طور خاص، ابزارها برای انواع اندازه گیری های زیر استفاده می شوند:

• اضافه فشار خفیف
• اختلاف فشار
• فشار اتمسفر.
• تحت فشار.

یکی از زمینه های مهم کاربرد فشار سنج لوله با پرکننده مایع، تأیید ابزارهای کنترل و اندازه گیری است: پیش نویس، فشار سنج، گیج خلاء، فشارسنج، فشارسنج دیفرانسیل و برخی از انواع فشار سنج.

گیج فشار مایع: اصل کار

رایج ترین طراحی دستگاه یک لوله U شکل است. اصل عملکرد گیج فشار در شکل نشان داده شده است:

یک انتهای لوله با جو ارتباط دارد - در معرض فشار اتمسفر Patm قرار دارد. انتهای دیگر لوله با استفاده از دستگاه های تامین به خط لوله هدف متصل می شود - در معرض فشار محیط اندازه گیری شده Rab قرار دارد. اگر نشانگر Rabs بالاتر از Patm باشد، مایع به لوله ای منتقل می شود که با جو ارتباط برقرار می کند.

دستورالعمل محاسبه

اختلاف ارتفاع بین سطوح مایع با فرمول محاسبه می شود:

h = (Rabs – Ratm)/((rl – ratm)g)
جایی که:
Abs - فشار اندازه گیری مطلق.
Ratm - فشار اتمسفر.
rzh - چگالی سیال کار.
ratm - چگالی جو اطراف.
g – شتاب گرانشی (9.8 m/s2)
نشانگر ارتفاع سیال کار H از دو جزء تشکیل شده است:
1. h1 - کاهش ستون نسبت به مقدار اصلی.
2. h2 – افزایش ستون در قسمت دیگری از لوله نسبت به سطح اولیه.
نشانگر ratm اغلب در محاسبات در نظر گرفته نمی شود، زیرا rl >> ratm. بنابراین، وابستگی را می توان به صورت زیر نشان داد:
h = Rizb/(rzh g)
جایی که:
Rizb فشار اضافی محیط اندازه گیری شده است.
بر اساس فرمول فوق، Rizb = hrж g.

در صورت نیاز به اندازه گیری فشار گازهای کمیاب، استفاده کنید ابزار اندازه گیریکه در آن یکی از انتها به صورت هرمتیک آب بندی شده و فشار خلاء با استفاده از دستگاه های تامین کننده به دیگری متصل می شود. طرح در نمودار نشان داده شده است:

برای چنین دستگاه هایی از فرمول استفاده می شود:
h = (Ratm – Rabs)/(rzh g).

فشار در انتهای مهر و موم شده لوله صفر است. اگر هوا در آن باشد، محاسبات فشار گیج خلاء به شرح زیر انجام می شود:
راتم – ربس = ریزب – هرژ گ.

اگر هوا در انتهای مهر و موم شده تخلیه شود و فشار متقابل Ratm = 0 باشد، آنگاه:
رب = هرژ گ.

طرح هایی که در آنها هوای انتهای مهر و موم شده قبل از پر شدن تخلیه و تخلیه می شود، برای استفاده به عنوان فشارسنج مناسب هستند. رفع اختلاف ارتفاع ستون در قسمت مهر و موم شده به شما این امکان را می دهد محاسبات دقیقفشار هوا.

مزایا و معایب

گیج های فشار مایع دارای هر دو قوی و طرف های ضعیف. هنگام استفاده از آنها، امکان بهینه سازی هزینه های سرمایه و عملیات برای فعالیت های کنترل و اندازه گیری وجود دارد. در عین حال، باید خطرات و آسیب پذیری های احتمالی چنین سازه هایی را به خاطر داشت.

مزایای کلیدی ابزارهای اندازه گیری پر از مایع عبارتند از:

• دقت اندازه گیری بالا دستگاه هایی با سطح خطای پایین می توانند به عنوان مرجع برای بررسی تجهیزات مختلف کنترل و اندازه گیری استفاده شوند.
• راحتی در استفاده. دستورالعمل استفاده از دستگاه فوق العاده ساده است و هیچ اقدام پیچیده یا خاصی ندارد.
• کم هزینه. قیمت گیج فشار مایع در مقایسه با سایر تجهیزات به طور قابل توجهی کمتر است.
• نصب سریع. اتصال به خطوط لوله هدف با استفاده از دستگاه های تامین کننده انجام می شود. نصب / جداسازی قطعات به تجهیزات خاصی نیاز ندارد.

هنگام استفاده از فشارسنج های پر از مایع، باید برخی از نقاط ضعف این طرح ها را در نظر گرفت:

• افزایش ناگهانی فشار می تواند منجر به آزاد شدن مایع کار شود.
• امکان ثبت و ارسال خودکار نتایج اندازه گیری فراهم نشده است.
• ساختار داخلی گیج های فشار مایع افزایش شکنندگی آنها را تعیین می کند
• دستگاه ها با محدوده اندازه گیری نسبتاً باریک مشخص می شوند.
• صحت اندازه گیری ها می تواند با تمیز کردن ضعیف سطوح داخلی لوله ها مختل شود.

در فشارسنج های مایع، فشار یا اختلاف فشار اندازه گیری شده توسط فشار هیدرواستاتیکی ستون مایع متعادل می شود. این دستگاه ها از اصل مخازن ارتباطی استفاده می کنند که در آن سطوح سیال عامل در زمانی که فشارهای بالای آنها برابر است منطبق است و هنگامی که فشارهای بالای آنها نابرابر است، موقعیتی را اشغال می کنند که فشار اضافی در یکی از مخازن متعادل می شود. توسط فشار هیدرواستاتیک ستون مایع اضافی در دیگری. بیشتر فشارسنج های مایع دارای سطح قابل مشاهده ای از سیال کار هستند که موقعیت آن مقدار فشار اندازه گیری شده را تعیین می کند. این دستگاه ها در عمل آزمایشگاهی و در برخی صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.

یک گروه وجود دارد گیج های فشار دیفرانسیل مایع، که در آن سطح سیال کار مستقیماً مشاهده نمی شود. تغییر دومی باعث می شود شناور حرکت کند یا ویژگی های دستگاه دیگری تغییر کند، که یا نشان دهنده مستقیم مقدار اندازه گیری شده با استفاده از دستگاه خواندن است، یا تبدیل و انتقال مقدار آن در یک فاصله.

گیج فشار مایع دو لوله. برای اندازه گیری فشار و اختلاف فشار از فشارسنج های دو لوله ای و فشارسنج های تفاضلی با سطح قابل مشاهده که اغلب U شکل نامیده می شوند استفاده می شود. نمودار شماتیکچنین فشار سنج در شکل نشان داده شده است. 1، الف. دو لوله شیشه ای ارتباط عمودی 1، 2 بر روی یک فلز یا پایه چوبی 3، که صفحه ترازو 4 به آن وصل شده است. فشار اندازه گیری شده به لوله 1 عرضه می شود، لوله 2 با اتمسفر ارتباط برقرار می کند. هنگام اندازه گیری اختلاف فشار، فشارهای اندازه گیری شده به هر دو لوله وارد می شود.

برنج. 1. طرح های گیج فشار دو لوله ای (c) و یک لوله ای (b).:

1، 2 - لوله های شیشه ای ارتباط عمودی؛ 3 - پایه; 4 - صفحه ترازو

آب، جیوه، الکل و روغن ترانسفورماتور به عنوان سیال کار استفاده می شود. بنابراین، در فشار سنج مایع، عملکرد یک عنصر حساس که تغییرات مقدار اندازه گیری شده را درک می کند توسط سیال کار انجام می شود، مقدار خروجی اختلاف سطح، مقدار ورودی فشار یا اختلاف فشار است. شیب مشخصه استاتیکی به چگالی سیال عامل بستگی دارد.

برای از بین بردن تأثیر نیروهای مویرگی، از لوله های شیشه ای با قطر داخلی 8 ... 10 میلی متر در فشار سنج ها استفاده می شود. اگر سیال کار الکل باشد، می توان قطر داخلی لوله ها را کاهش داد.

فشارسنج های دو لوله ای پر از آب برای اندازه گیری فشار، خلاء، اختلاف فشار هوا و گازهای غیر تهاجمی در محدوده تا ± 10 کیلو پاسکال استفاده می شود. پر کردن گیج فشار با جیوه، محدودیت های اندازه گیری را تا 0.1 مگاپاسکال افزایش می دهد، در حالی که محیط اندازه گیری می تواند آب، مایعات غیر تهاجمی و گازها باشد.

هنگام استفاده از فشارسنج های مایع برای اندازه گیری اختلاف فشار محیط تحت فشار استاتیک تا 5 مگاپاسکال، عناصر اضافی در طراحی دستگاه های طراحی شده برای محافظت از دستگاه از فشار استاتیک یک طرفه و بررسی موقعیت اولیه سیال کار وارد می شود. مرحله.

منابع خطا در گیج های فشار دو لوله انحراف از مقادیر محاسبه شده شتاب محلی گرانش، چگالی سیال عامل و محیط بالای آن و خطا در خواندن ارتفاعات h1 و h2 است.

چگالی سیال عامل و محیط در جداول خواص ترموفیزیکی مواد بسته به دما و فشار آورده شده است. خطا در خواندن اختلاف ارتفاع سطوح سیال کار به تقسیم مقیاس بستگی دارد. بدون دستگاه های نوری اضافی، با مقدار تقسیم 1 میلی متر، خطا در خواندن اختلاف سطح با در نظر گرفتن خطا در اعمال مقیاس 2± میلی متر است. هنگام استفاده از دستگاه های اضافی برای افزایش دقت خواندن h1، h2، لازم است که اختلاف در ضرایب انبساط دمایی مقیاس، شیشه و ماده کار را در نظر بگیرید.

فشار سنج های تک لوله ای. برای افزایش دقت خواندن اختلاف ارتفاع سطح، از فشارسنج های تک لوله ای (فنجانی) استفاده می شود (شکل 1، ب را ببینید). در یک گیج فشار تک لوله ای، یک لوله با یک مخزن عریض جایگزین می شود که فشارهای اندازه گیری شده بیشتر به آن وارد می شود. لوله متصل به صفحه ترازو یک لوله اندازه گیری است و هنگام اندازه گیری اختلاف فشار با اتمسفر ارتباط برقرار می کند، فشار کمتری به آن وارد می شود. سیال کار در گیج فشار تا علامت صفر ریخته می شود.

تحت تأثیر فشار، بخشی از سیال کار از یک ظرف گسترده به لوله اندازه گیری جریان می یابد. از آنجایی که حجم مایع جابجا شده از یک ظرف پهن برابر با حجم مایع ورودی به لوله اندازه گیری است.

اندازه گیری ارتفاع تنها یک ستون از سیال کار در فشار سنج های تک لوله منجر به کاهش خطای خواندن می شود که با در نظر گرفتن خطای کالیبراسیون مقیاس، با مقدار تقسیم 1 میلی متر از ± 1 میلی متر تجاوز نمی کند. سایر اجزای خطا، ناشی از انحراف از مقدار محاسبه‌شده شتاب گرانش، چگالی سیال عامل و محیط بالای آن و انبساط دمایی عناصر دستگاه، در همه فشارسنج‌های مایع مشترک است.

برای فشار سنج های دو لوله و تک لوله، خطای اصلی خطا در خواندن اختلاف سطح است. برای همان خطای مطلق، خطای اندازه گیری فشار کاهش یافته با افزایش حد بالایی اندازه گیری فشارسنج ها کاهش می یابد. حداقل محدوده اندازه گیری فشارسنج های تک لوله ای پر از آب 1.6 کیلو پاسکال (160 میلی متر H2O) است و خطای اندازه گیری کاهش یافته از ± 1٪ تجاوز نمی کند. طراحی فشارسنج ها به فشار استاتیکی که برای آن طراحی شده اند بستگی دارد.

میکرومانومتر. برای اندازه گیری فشار و اختلاف فشار تا 3 کیلو پاسکال (300 کیلوگرم بر متر مربع) از میکرومانومترها استفاده می شود که نوعی فشار سنج تک لوله ای هستند و مجهز به دستگاه های مخصوصی هستند که هم برای کاهش مقدار تقسیم مقیاس و هم برای افزایش دقت خواندن ارتفاع سطح با استفاده از دستگاه های نوری یا دیگر. رایج ترین میکرومانومترهای آزمایشگاهی میکرومانومترهایی از نوع MMN با لوله اندازه گیری شیبدار هستند (شکل 2). قرائت های میکرومانومتر با طول ستون سیال عامل n در لوله اندازه گیری 1 تعیین می شود که دارای زاویه شیب a است.

برنج. 2.:

1 - لوله اندازه گیری; 2 - کشتی; 3 - براکت؛ 4 - بخش

در شکل براکت 2 با لوله اندازه گیری 1 بر روی بخش 4 در یکی از پنج موقعیت ثابت نصب شده است که با k = 0.2 مطابقت دارد. 0.3; 0.4; 0.6; 0.8 و پنج محدوده اندازه گیری دستگاه از 0.6 کیلو پاسکال (60 کیلوگرم بر متر مربع) تا 2.4 کیلو پاسکال (240 کیلوگرم بر متر مربع). خطای اندازه گیری داده شده از 0.5٪ تجاوز نمی کند. حداقل قیمت تقسیم در k = 0.2 2 Pa (0.2 کیلوگرم بر متر مربع) است، کاهش بیشتر در قیمت تقسیم مربوط به کاهش زاویه شیب لوله اندازه گیری با کاهش دقت خواندن موقعیت محدود می شود. سطح مایع کار به دلیل کشش مینیسک.

ابزار دقیق تر میکرومانومترهای نوع MM هستند که به آنها جبرانی می گویند. خطا در خواندن ارتفاع تراز در این دستگاه ها در اثر استفاده از 0.05± میلی متر بیشتر نمی شود سیستم نوریبرای ایجاد سطح اولیه و یک پیچ میکرومتری برای اندازه گیری ارتفاع ستون سیال کاری که فشار یا اختلاف فشار اندازه گیری شده را متعادل می کند.

فشارسنج هابرای اندازه گیری فشار اتمسفر استفاده می شود. رایج ترین آنها فشارسنج های فنجانی پر از جیوه هستند که برحسب میلی متر جیوه درجه بندی می شوند. هنر (شکل 3).

برنج. 3.: 1 - ورنیه; 2 - دماسنج

خطا در خواندن ارتفاع ستون از 0.1 میلی متر بیشتر نمی شود که با استفاده از ورنیر 1 به همراه قسمت بالایی منیسک جیوه ای حاصل می شود. برای اندازه گیری دقیق تر فشار اتمسفر، لازم است اصلاحاتی برای انحراف شتاب گرانشی از نرمال و مقدار دمای فشارسنج اندازه گیری شده توسط دماسنج 2 انجام شود. وقتی قطر لوله کمتر از 8 ... 10 میلی متر است فرورفتگی مویرگی ناشی از کشش سطحی جیوه در نظر گرفته شده است.

گیج های فشار(فشار سنج مک لئود) که نمودار آن در شکل نشان داده شده است. 4، حاوی یک مخزن 1 با جیوه و یک لوله 2 غوطه ور در آن است. دومی با سیلندر اندازه گیری 3 و لوله 5 ارتباط برقرار می کند. هر دو مویرگ دارای قطرهای یکسانی هستند، به طوری که نتایج اندازه گیری تأثیر نیروهای مویرگی تحت تأثیر قرار نگرفت. فشار از طریق یک شیر سه طرفه 7 به مخزن 1 وارد می شود که در طول فرآیند اندازه گیری می تواند در موقعیت های نشان داده شده در نمودار باشد.

برنج. 4.:

1 - مخزن؛ 2، 5 - لوله؛ 3 - سیلندر اندازه گیری; 4 - مویرگ اندازه گیری کور; 6 - مویرگی مرجع; 7 - شیر سه طرفه; 8 - دهانه بادکنک

اصل عملکرد گیج فشار مبتنی بر استفاده از قانون بویل-ماریوت است که بر اساس آن، برای جرم ثابت گاز، حاصلضرب حجم و فشار در دمای ثابت مقدار ثابتی را نشان می دهد. هنگام اندازه گیری فشار، عملیات زیر انجام می شود. هنگامی که شیر 7 در موقعیت a نصب می شود، فشار اندازه گیری شده به مخزن 1، لوله 5، مویرگی 6 وارد می شود و جیوه به مخزن تخلیه می شود. سپس شیر 7 به آرامی به موقعیت c منتقل می شود. از آنجایی که فشار اتمسفر به طور قابل توجهی از p اندازه گیری شده بیشتر است، جیوه به لوله 2 منتقل می شود. هنگامی که جیوه به دهانه سیلندر 8 می رسد، که در نمودار با نقطه O، حجم گاز V واقع در سیلندر 3 و مویرگ اندازه گیری مشخص شده است. 4 از محیط اندازه گیری شده جدا می شود. افزایش بیشتر در سطح جیوه، حجم برش را فشرده می کند. هنگامی که جیوه در مویرگ اندازه گیری به ارتفاع h رسید و هوای ورودی به مخزن 1 متوقف شد و شیر 7 در موقعیت b قرار گرفت. موقعیت شیر ​​7 و جیوه نشان داده شده در نمودار مربوط به لحظه خوانش فشار سنج است.

حد پایین اندازه گیری فشار سنج 10 -3 Pa (10 -5 میلی متر جیوه) است، خطا از ± 1٪ تجاوز نمی کند. این دستگاه ها دارای پنج محدوده اندازه گیری هستند و فشار تا 103 Pa را پوشش می دهند. هرچه فشار اندازه گیری شده کمتر باشد، سیلندر 1 بزرگتر است که حداکثر حجم آن 1000 سانتی متر مکعب و حداقل آن 20 سانتی متر مکعب است، قطر مویرگ ها به ترتیب 0.5 و 2.5 میلی متر است. حد پایین اندازه گیری فشار سنج عمدتاً با خطا در تعیین حجم گاز پس از فشرده سازی محدود می شود که به دقت ساخت لوله های مویرگی بستگی دارد.

مجموعه ای از فشارسنج های فشاری همراه با فشارسنج خازنی غشایی بخشی از استاندارد ویژه ایالت برای واحد فشار در منطقه 1010 -3 ... 1010 3 Pa است.

مزایای فشارسنج های مایع در نظر گرفته شده و گیج های فشار دیفرانسیل، سادگی و قابلیت اطمینان آنها با دقت اندازه گیری بالا است. هنگام کار با دستگاه های مایع، لازم است احتمال اضافه بار و تغییرات ناگهانی فشار را حذف کنید، زیرا در این حالت ممکن است مایع کار به داخل خط یا جو پاشیده شود.

اصل عملیات

اصل کار گیج فشار بر تعادل فشار اندازه گیری شده با نیرو است تغییر شکل الاستیکیک فنر لوله ای یا یک غشای دو صفحه ای حساس تر، که یک سر آن به یک نگهدارنده مهر و موم شده است، و دیگری از طریق یک میله به مکانیزم سه لایه متصل است که حرکت خطی عنصر حسگر الاستیک را به یک حرکت دایره ای تبدیل می کند. از فلش نشان دهنده

انواع

گروه ابزارهای اندازه گیری فشار اضافی عبارتند از:

گیج های فشار - ابزارهایی با اندازه گیری از 0.06 تا 1000 مگاپاسکال (اندازه گیری فشار اضافی - اختلاف مثبت بین فشار مطلق و فشارسنجی)

گیج های خلاء دستگاه هایی هستند که خلاء (فشار زیر اتمسفر) (تا منفی 100 کیلو پاسکال) را اندازه گیری می کنند.

گیج های فشار و خلاء، گیج های فشاری هستند که هم فشار اضافی (از 60 تا 240000 کیلو پاسکال) و هم فشار خلاء (تا منهای 100 کیلو پاسکال) را اندازه گیری می کنند.

فشارسنج - فشار سنج برای فشارهای اضافی کوچک تا 40 کیلو پاسکال

متر کشش - گیج های خلاء با محدودیت حداکثر تا 40 کیلو پاسکال

فشار سنج و خلاء سنج با محدودیت های شدید که بیش از 20 ± کیلو پاسکال نباشد

داده ها مطابق با GOST 2405-88 ارائه شده است

بیشتر فشارسنج های داخلی و وارداتی مطابق با استانداردهای پذیرفته شده تولید می شوند، بنابراین فشارسنج های برندهای مختلف جایگزین یکدیگر می شوند. هنگام انتخاب فشار سنج، باید بدانید: حد اندازه گیری، قطر بدنه، کلاس دقت دستگاه. محل و نخ اتصالات نیز مهم است. این داده ها برای همه دستگاه های تولید شده در کشور ما و اروپا یکسان است.

همچنین فشار سنج هایی وجود دارند که فشار مطلق یعنی فشار اضافی + اتمسفر را اندازه گیری می کنند

دستگاهی که فشار اتمسفر را اندازه گیری می کند فشارسنج نامیده می شود.

انواع فشار سنج

بسته به طراحی و حساسیت عنصر، فشارسنج های مایع، وزن مرده و تغییر شکل (با فنر یا غشاء لوله ای) وجود دارد. گیج های فشار به کلاس های دقت تقسیم می شوند: 0.15; 0.25; 0.4; 0.6; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0 (هرچه این عدد کمتر باشد، دستگاه دقیق تر است).

انواع فشار سنج

بر اساس هدف، گیج های فشار را می توان به فنی - فنی عمومی، تماس الکتریکی، ویژه، خود ضبط، راه آهن، مقاوم در برابر لرزش (پر از گلیسیرین)، کشتی و مرجع (مدل) تقسیم کرد.

فنی عمومی: برای اندازه گیری مایعات، گازها و بخارهایی که به آلیاژهای مس تهاجمی نیستند، طراحی شده است.

کنتاکت الکتریکی: به دلیل وجود مکانیزم تماس الکتریکی، قابلیت تنظیم محیط اندازه گیری شده را دارند. یک دستگاه به خصوص محبوب در این گروه را می توان EKM 1U نامید، اگرچه مدت هاست که تولید آن متوقف شده است.

ویژه: اکسیژن - باید چربی زدایی شود، زیرا گاهی اوقات حتی آلودگی جزئی مکانیسم در تماس با اکسیژن خالص می تواند منجر به انفجار شود. اغلب در جعبه های آبی با نماد O2 (اکسیژن) روی صفحه نمایش تولید می شود. استیلن - آلیاژهای مس در ساخت مکانیسم اندازه گیری مجاز نیستند، زیرا در صورت تماس با استیلن خطر تشکیل مس استیلن انفجاری وجود دارد. آمونیاک - باید در برابر خوردگی مقاوم باشد.

مرجع: این دستگاه ها با داشتن کلاس دقت بالاتر (0.15; 0.25; 0.4) برای بررسی سایر گیج های فشار استفاده می شوند. در بیشتر موارد، چنین دستگاه هایی بر روی فشارسنج های پیستونی مرده یا برخی از تاسیسات دیگر که قادر به ایجاد فشار مورد نیاز هستند، نصب می شوند.

گیج فشار کشتی برای استفاده در ناوگان رودخانه ای و دریایی در نظر گرفته شده است.

راه آهن: برای استفاده در حمل و نقل ریلی در نظر گرفته شده است.

خود ضبط: گیج های فشار در یک محفظه، با مکانیزمی که به شما امکان می دهد نمودار عملکرد گیج فشار را روی کاغذ نمودار بازتولید کنید.

رسانایی گرمایی

گیج های هدایت حرارتی بر اساس کاهش هدایت حرارتی گاز با فشار است. این فشارسنج ها دارای یک رشته داخلی هستند که با عبور جریان از آن گرم می شود. برای اندازه گیری دمای فیلامنت می توان از ترموکوپل یا سنسور دمای مقاومتی (DOTS) استفاده کرد. این دما به سرعت انتقال گرما توسط رشته به گاز اطراف و در نتیجه به هدایت حرارتی بستگی دارد. اغلب از گیج پیرانی استفاده می شود که همزمان از یک رشته پلاتین استفاده می کند یک عنصر گرمایشو مانند DOTS. این فشارسنج ها خوانش دقیقی بین 10 تا 10-3 میلی متر جیوه می دهند. هنر، اما آنها کاملا حساس هستند ترکیب شیمیاییگازهای اندازه گیری شده

[ویرایش]دو رشته

یک سیم پیچ سیم به عنوان بخاری استفاده می شود، در حالی که دیگری برای اندازه گیری دما از طریق همرفت استفاده می شود.

فشار سنج پیرانی (یک رشته)

گیج فشار پیرانی از یک سیم فلزی تشکیل شده است که در معرض فشار اندازه گیری شده قرار دارد. سیم توسط جریانی که از آن می گذرد گرم می شود و توسط گاز اطراف خنک می شود. با کاهش فشار گاز، اثر خنک کننده نیز کاهش می یابد و دمای تعادل سیم افزایش می یابد. مقاومت یک سیم تابعی از دما است: با اندازه گیری ولتاژ سیم و جریان عبوری از آن، می توان مقاومت (و در نتیجه فشار گاز) را تعیین کرد. این نوع فشارسنج اولین بار توسط Marcello Pirani طراحی شد.

گیج ترموکوپل و ترمیستور به روشی مشابه کار می کنند. تفاوت این است که از ترموکوپل و ترمیستور برای اندازه گیری دمای فیلامنت استفاده می شود.

محدوده اندازه گیری: 10-3 - 10 میلی متر جیوه. هنر (تقریباً 10-1 - 1000 Pa)

گیج فشار یونیزاسیون

گیج های فشار یونیزاسیون حساس ترین ابزار اندازه گیری برای فشارهای بسیار پایین هستند. آنها فشار را به طور غیر مستقیم با اندازه گیری یون های تولید شده در هنگام بمباران گاز با الکترون اندازه گیری می کنند. هر چه چگالی گاز کمتر باشد، یون های کمتری تشکیل می شود. کالیبراسیون فشارسنج یونی ناپایدار است و به ماهیت گازهای اندازه گیری شده بستگی دارد که همیشه مشخص نیست. آنها را می توان با مقایسه با قرائت های گیج فشار مک لئود، که بسیار پایدارتر و مستقل از شیمی هستند، کالیبره کرد.

الکترون های ترمیونی با اتم های گاز برخورد می کنند و یون تولید می کنند. یون ها با ولتاژ مناسبی که به عنوان کلکتور شناخته می شود به سمت الکترود جذب می شوند. جریان کلکتور متناسب با نرخ یونیزاسیون است که تابعی از فشار سیستم است. بنابراین، اندازه گیری جریان کلکتور به فرد امکان می دهد فشار گاز را تعیین کند. انواع مختلفی از فشارسنج های یونیزاسیون وجود دارد.

محدوده اندازه گیری: 10-10 - 10-3 mmHg. هنر (تقریباً 10-8 - 10-1 Pa)

اکثر یون سنج ها در دو نوع هستند: کاتد گرم و کاتد سرد. نوع سوم - گیج فشار با روتور چرخان - حساس تر و گرانتر از دو مورد اول است و در اینجا مورد بحث قرار نمی گیرد. در مورد یک کاتد داغ، یک رشته الکتریکی گرم شده یک پرتو الکترونی ایجاد می کند. الکترون ها از فشارسنج عبور می کنند و مولکول های گاز اطراف خود را یونیزه می کنند. یون های حاصل در الکترود با بار منفی جمع آوری می شوند. جریان به تعداد یون ها بستگی دارد که به نوبه خود به فشار گاز بستگی دارد. گیج های فشار کاتد داغ فشار را در محدوده 10-3 میلی متر جیوه به دقت اندازه گیری می کنند. هنر تا 10-10 میلی متر جیوه. هنر اصل فشار سنج کاتد سرد یکسان است، با این تفاوت که الکترون ها در تخلیه ایجاد شده توسط یک تخلیه الکتریکی با ولتاژ بالا تولید می شوند. فشارسنج های کاتد سرد فشار را در محدوده 2-10 میلی متر جیوه اندازه گیری می کنند. هنر تا 10-9 میلی متر جیوه. هنر کالیبراسیون فشارسنج های یونیزاسیون به هندسه ساختاری، ترکیب شیمیایی گازهای اندازه گیری شده، خوردگی و رسوبات سطحی بسیار حساس است. کالیبراسیون آنها ممکن است زمانی که در اتمسفر و فشار بسیار کم روشن شود غیرقابل استفاده شود. ترکیب خلاء در فشارهای پایین معمولاً غیرقابل پیش بینی است، بنابراین برای اندازه گیری دقیق باید از طیف سنج جرمی همراه با فشارسنج یونیزاسیون استفاده شود.

کاتد داغ

گیج فشار یونیزاسیون کاتد داغ Bayard-Alpert معمولاً از سه الکترود تشکیل شده است که در حالت تریود کار می کنند، جایی که کاتد یک رشته است. سه الکترود عبارتند از کلکتور، رشته و شبکه. جریان کلکتور بر حسب پیکو آمپر توسط الکترومتر اندازه گیری می شود. تفاوت پتانسیل بین فیلامنت و زمین معمولاً 30 ولت است، در حالی که ولتاژ شبکه تحت ولتاژ ثابت 180-210 ولت است مگر اینکه بمباران الکترونیکی اختیاری از طریق گرم کردن شبکه وجود داشته باشد که می تواند پتانسیل بالایی در حدود 565 ولت داشته باشد. رایج ترین یون سنج یک کاتد داغ Bayard-Alpert با یک جمع کننده یون کوچک در داخل شبکه است. یک محفظه شیشه ای با سوراخ به خلاء می تواند الکترودها را احاطه کند، اما معمولاً از آن استفاده نمی شود و گیج فشار مستقیماً در دستگاه خلاء تعبیه می شود و کنتاکت ها از طریق یک صفحه سرامیکی در دیواره دستگاه وکیوم هدایت می شوند. گیج های یونیزاسیون کاتد داغ در صورت روشن شدن ممکن است آسیب ببینند یا کالیبراسیون را از دست بدهند فشار جویا حتی در خلاء کم. اندازه گیری فشارسنج های یونیزاسیون کاتد داغ همیشه لگاریتمی است.

الکترون های ساطع شده از رشته چندین بار در جهت جلو و معکوس در اطراف شبکه حرکت می کنند تا زمانی که به آن برخورد کنند. در طی این حرکات، برخی از الکترون ها با مولکول های گاز برخورد می کنند و جفت الکترون-یون را تشکیل می دهند (یونیزاسیون الکترون). تعداد چنین یون هایی متناسب با چگالی مولکول های گاز ضرب در جریان ترمیونی است و این یون ها به سمت کلکتور پرواز می کنند و جریان یونی را تشکیل می دهند. از آنجایی که چگالی مولکول های گاز متناسب با فشار است، فشار با اندازه گیری جریان یونی تخمین زده می شود.

حساسیت به فشار کمگیج های فشار کاتد داغ توسط اثر فوتوالکتریک محدود می شوند. الکترون هایی که به شبکه برخورد می کنند اشعه ایکس تولید می کنند که نویز فوتوالکتریک در جمع کننده یون ایجاد می کند. این محدوده گیج های کاتد داغ قدیمی را به 10-8 میلی متر جیوه محدود می کند. هنر و Bayard-Alpert به حدود 10-10 میلی متر جیوه. هنر سیم های اضافی در پتانسیل کاتد در خط دید بین جمع کننده یون و شبکه از این اثر جلوگیری می کند. در نوع استخراج، یون ها نه توسط یک سیم، بلکه توسط یک مخروط باز جذب می شوند. از آنجایی که یون ها نمی توانند تصمیم بگیرند که به کدام قسمت از مخروط برخورد کنند، از سوراخ عبور کرده و یک پرتو یونی تشکیل می دهند. این پرتو یونی را می توان به فنجان فارادی منتقل کرد.