Šķidruma termometrs ir ierīce tehnoloģisko procesu temperatūras mērīšanai, izmantojot šķidrumu, kas reaģē uz temperatūras izmaiņām. Šķidruma termometri ir labi zināmi ikvienam ikdienā: istabas temperatūras vai cilvēka ķermeņa temperatūras mērīšanai.

Šķidruma termometri sastāv no piecām galvenajām daļām, tās ir: termometra lode, šķidrums, kapilārā caurule, apvada kamera un skala.

Termometra bumba ir daļa, kurā tiek ievietots šķidrums. Šķidrums reaģē uz temperatūras izmaiņām, paceļoties vai nolaižoties caur kapilāro cauruli. Kapilārā caurule ir šaurs cilindrs, caur kuru pārvietojas šķidrums. Bieži vien kapilārā caurule ir aprīkota ar apvada kameru, kas ir dobums, kurā ieplūst liekais šķidrums. Ja nav apvada kameras, tad, kad kapilārā caurule ir piepildīta, radīsies pietiekami daudz spiediena, lai caurule iznīcinātu, ja temperatūra turpinās celties. Skala ir šķidruma termometra daļa, ar kuru tiek ņemti rādījumi. Skala ir kalibrēta grādos. Svarus var piestiprināt pie kapilārās caurules, vai arī tas var būt kustīgs. Kustīgā skala ļauj to regulēt.

Šķidruma termometra darbības princips

Šķidruma termometru darbības princips ir balstīts uz šķidrumu spēju saspiest un paplašināties. Kad šķidrums tiek uzkarsēts, tas parasti izplešas; Šķidrums termometra spuldzē izplešas un virzās uz augšu pa kapilāro cauruli, tādējādi norādot uz temperatūras paaugstināšanos. Un otrādi, kad šķidrums atdziest, tas parasti saraujas; šķidrums šķidruma termometra kapilārā caurulē samazinās un tādējādi norāda uz temperatūras pazemināšanos. Gadījumā, ja mainās vielas izmērītā temperatūra, notiek siltuma pārnese: vispirms no vielas, kuras temperatūra tiek mērīta, uz termometra lodi, bet pēc tam no lodītes uz šķidrumu. Šķidrums reaģē uz temperatūras izmaiņām, virzoties uz augšu vai uz leju pa kapilāro cauruli.

Šķidruma termometrā izmantotā šķidruma veids ir atkarīgs no termometra mērītās temperatūras diapazona.

Merkurs, -39-600 °C (-38-1100 °F);
Dzīvsudraba sakausējumi, -60-120 °C (-76-250 °F);
Alkohols, -80-100 °C (-112-212 °F).

Daļējas iegremdēšanas šķidruma termometri

Daudzi šķidruma termometri ir paredzēti piekārtai pie sienas, visa termometra virsma saskaroties ar vielu, kuras temperatūra tiek mērīta. Tomēr daži rūpniecisko un laboratorijas šķidruma termometru veidi ir paredzēti un kalibrēti iegremdēšanai šķidrumā.

No šādā veidā izmantotajiem termometriem visplašāk tiek izmantoti daļējas iegremdēšanas termometri. Lai iegūtu precīzu rādījumu ar daļējas iegremdēšanas termometru, iegremdējiet spuldzi un kapilāro cauruli tikai līdz šai līnijai.

Daļējas iegremdēšanas termometri ir iegremdēti līdz atzīmei, lai kompensētu apkārtējās vides temperatūras izmaiņas, kas var ietekmēt šķidrumu kapilārā caurulē. Ja ir iespējamas apkārtējās vides temperatūras izmaiņas (gaisa temperatūras izmaiņas ap termometru), tās var izraisīt šķidruma izplešanos vai saraušanos kapilārā caurulē. Rezultātā rādījumus ietekmēs ne tikai mērāmās vielas temperatūra, bet arī apkārtējā gaisa temperatūra. Kapilārās caurules iegremdēšana līdz iezīmētajai līnijai novērš apkārtējās temperatūras ietekmi uz rādījumu precizitāti.

Apstākļos rūpnieciskā ražošana Bieži vien ir nepieciešams izmērīt temperatūru vielām, kas iet caur caurulēm vai atrodas konteineros. Temperatūras mērīšana šādos apstākļos instrumentu tehniķiem rada divas problēmas: kā izmērīt vielas temperatūru, ja šai vielai vai šķidrumam nav tiešas piekļuves, un kā noņemt šķidruma termometru pārbaudei, verifikācijai vai nomaiņai, neapturot procesu. Abas šīs problēmas tiek novērstas, ja termometru ievietošanai izmanto mērīšanas kanālus.

Mērīšanas kanāls termometra ievietošanai ir caurules formas kanāls, kas ir aizvērts vienā galā un atvērts otrā galā. Mērīšanas kanāls ir paredzēts, lai tajā ievietotu šķidruma termometra lodi un tādējādi aizsargātu to no vielām, kas var izraisīt koroziju, toksiskām vielām vai augstu spiedienu. Ja termometru ievietošanai izmanto mērīšanas kanālus, siltuma apmaiņa notiek netieša kontakta veidā (caur mērīšanas kanālu) ar vielu, kuras temperatūra tiek mērīta, un termometra lodi. Mērīšanas kanāli ir blīvējums paaugstinātam spiedienam un neļauj šķidrumam, ar kuru tiek mērīta temperatūra, izplūst.

Mērīšanas kanāli ir izgatavoti standarta izmēros, lai tos varētu izmantot ar dažāda veida termometriem. Kad termometrs ir uzstādīts mērīšanas kanālā, tā bumbiņa tiek ievietota kanālā, un termometram virsū tiek uzskrūvēts uzgrieznis, lai nostiprinātu termometru.

Spiediena mērīšanai izmanto manometrus un barometrus. Atmosfēras spiediena mērīšanai izmanto barometrus. Citiem mērījumiem tiek izmantoti spiediena mērītāji. Vārds spiediena mērītājs cēlies no divi grieķu vārdi: manos — vaļīgs, metreo — mērs.

Cauruļveida metāla manometrs

Ir dažādi veidi spiediena mērītāji. Apskatīsim tuvāk divus no tiem. Nākamajā attēlā redzams cauruļveida metāla manometrs.

To 1848. gadā izgudroja francūzis E. Burdons. Nākamajā attēlā parādīts tā dizains.

Galvenās sastāvdaļas ir: lokā izliekta doba caurule (1), bulta (2), zobrati (3), krāns (4), svira (5).

Cauruļveida manometra darbības princips

Viens caurules gals ir noslēgts. Caurules otrā galā, izmantojot krānu, to savieno ar trauku, kurā jāmēra spiediens. Ja spiediens sāk palielināties, caurule izlocīsies, tādējādi iedarbojoties uz sviru. Svira ir savienota ar bultiņu caur pārnesumu, tāpēc, palielinoties spiedienam, bultiņa novirzīsies, norādot spiedienu.

Ja spiediens samazinās, caurule salieksies un bultiņa pārvietosies pretējā virzienā.

Šķidruma spiediena mērītājs

Tagad apskatīsim cita veida spiediena mērītāju. Nākamajā attēlā redzams šķidruma spiediena mērītājs. Tas ir veidots kā U.

Tas sastāv no stikla caurules burta U formā. Šajā caurulē ielej šķidrumu. Viens no caurules galiem ir savienots ar gumijas cauruli ar apaļu plakanu kastīti, kas ir pārklāta ar gumijas plēvi.

Šķidruma spiediena mērītāja darbības princips

Sākotnējā stāvoklī ūdens caurulēs būs vienā līmenī. Ja uz gumijas plēvi tiek izdarīts spiediens, šķidruma līmenis vienā manometra līknē samazināsies, bet otrā - palielināsies.

Tas ir parādīts attēlā iepriekš. Uzspiežam uz plēves ar pirkstu.

Kad mēs uzspiežam uz plēves, gaisa spiediens kastē palielinās. Spiediens tiek pārnests caur cauruli un sasniedz šķidrumu, izspiežot to. Samazinoties līmenim šajā elkoņā, palielināsies šķidruma līmenis otrā caurules elkoņā.

Pēc šķidruma līmeņu atšķirības būs iespējams spriest par atšķirību starp atmosfēras spiedienu un spiedienu, kas tiek iedarbināts uz plēvi.

Nākamajā attēlā parādīts, kā izmantot šķidruma spiediena mērītāju, lai mērītu spiedienu šķidrumā dažādos dziļumos.

Šķidruma (caurules) spiediena mērītāji darbojas pēc kuģu saziņas principa - līdzsvarojot fiksēto spiedienu ar pildvielas šķidruma svaru: šķidruma kolonna nobīdās uz augstumu, kas ir proporcionāls pieliktajai slodzei.

Mērījumi, kuru pamatā ir hidrostatiskā metode, ir pievilcīgi, pateicoties to vienkāršības, uzticamības, izmaksu efektivitātes un augstas precizitātes kombinācijai. Manometrs ar šķidrumu iekšpusē ir optimāls, lai mērītu spiediena kritumus 7 kPa robežās (īpašās versijās - līdz 500 kPa).

Ierīču veidi un veidi

Izmanto laboratorijas mērījumiem vai rūpnieciskiem lietojumiem dažādas iespējas spiediena mērītāji ar cauruļu konstrukciju. Populārākie ierīču veidi ir:

• U-veida. Konstrukcijas pamatā ir savienojošie trauki, kuros spiedienu nosaka viens vai vairāki šķidruma līmeņi vienlaikus. Viena caurules daļa ir savienota ar cauruļvadu sistēmu, lai veiktu mērījumus. Tajā pašā laikā otrs gals var būt hermētiski noslēgts vai brīvi sazināties ar atmosfēru.
• Kausēts. Viencaurules šķidruma manometrs daudzējādā ziņā ir līdzīgs klasisko U formas instrumentu konstrukcijai, taču otrās caurules vietā tiek izmantots plašs rezervuārs, kura laukums ir 500-700 reizes lielāks par krustu. - galvenās caurules šķērsgriezuma laukums.
• Gredzens. Šāda veida ierīcēs šķidruma kolonna ir noslēgta gredzenveida kanālā. Mainoties spiedienam, smaguma centrs pārvietojas, kas savukārt noved pie indikatora bultiņas kustības. Tādējādi spiediena mērīšanas ierīce reģistrē gredzenveida kanāla ass slīpuma leņķi. Šie spiediena mērītāji piesaista augstu rezultātu precizitāti, kas nav atkarīga no šķidruma un uz tā esošās gāzveida vides blīvuma. Tajā pašā laikā šādu produktu pielietojuma jomu ierobežo to augstās izmaksas un apkopes sarežģītība.
• Šķidruma virzulis. Izmērītais spiediens izspiež svešo stieni un līdzsvaro tā stāvokli ar kalibrētiem svariem. Izvēloties optimālos parametrus stieņa masai ar atsvariem, ir iespējams nodrošināt tā izgrūšanu proporcionāli izmērītajam spiedienam un līdz ar to ērti kontrolēt.

No kā sastāv šķidruma spiediena mērītājs?

Šķidruma manometra ierīci var redzēt fotoattēlā:

Šķidruma spiediena mērītāja pielietojums

Ar šķidrumu pildītu ierīču plašo izmantošanu izskaidro mērījumu vienkāršība un ticamība, pamatojoties uz hidrostatisko metodi. Šādi spiediena mērītāji ir neaizstājami, veicot laboratorijas pētījumi vai dažādu tehnisku problēmu risināšana. Jo īpaši instrumentus izmanto šāda veida mērījumiem:

• Neliels pārspiediens.
• Spiediena starpība.
• Atmosfēras spiediens.
• Nepietiekams spiediens.

Svarīga cauruļu manometru ar šķidro pildvielu pielietošanas joma ir kontroles un mērinstrumentu pārbaude: iegrimes mērītāji, manometri, vakuuma mērītāji, barometri, diferenciālā spiediena mērītāji un daži manometru veidi.

Šķidruma spiediena mērītājs: darbības princips

Visizplatītākā ierīces konstrukcija ir U-veida caurule. Manometra darbības princips ir parādīts attēlā:

Vienam caurules galam ir savienojums ar atmosfēru - tas ir pakļauts atmosfēras spiedienam Patm. Otrs caurules gals ir savienots ar mērķa cauruļvadu, izmantojot padeves ierīces - tas ir pakļauts mērītās vides Rab spiedienam. Ja Rabs indikators ir augstāks par Patm, tad šķidrums tiek pārvietots caurulē, kas sazinās ar atmosfēru.

Aprēķinu instrukcijas

Augstuma starpību starp šķidruma līmeņiem aprēķina pēc formulas:

h = (Rabs — Ratm)/((rl — ratm) g)
Kur:
Abs – absolūtais izmērītais spiediens.
Ratm – atmosfēras spiediens.
rzh – darba šķidruma blīvums.
ratm – apkārtējās atmosfēras blīvums.
g – gravitācijas paātrinājums (9,8 m/s2)
Darba šķidruma augstuma indikators H sastāv no diviem komponentiem:
1. h1 – kolonnas samazinājums salīdzinājumā ar sākotnējo vērtību.
2. h2 – kolonnas palielināšanās citā caurules daļā, salīdzinot ar sākotnējo līmeni.
Ratm indikators aprēķinos bieži netiek ņemts vērā, jo rl >> ratm. Tādējādi atkarību var attēlot šādi:
h = Rizb/(rzh g)
Kur:
Rizb – mērītās vides pārspiediens.
Pamatojoties uz iepriekš minēto formulu, Rizb = hrж g.

Ja nepieciešams izmērīt retu gāzu spiedienu, izmantojiet mērinstrumenti, kurā viens no galiem ir hermētiski noslēgts, un vakuuma spiediens ir savienots ar otru, izmantojot padeves ierīces. Dizains ir parādīts diagrammā:

Šādām ierīcēm tiek izmantota formula:
h = (Ratm – Rabs)/(rzh g).

Spiediens caurules noslēgtajā galā ir nulle. Ja tajā ir gaiss, vakuuma manometra spiediena aprēķinus veic šādi:
Ratm – Rabs = Rizb – hrzh g.

Ja gaiss noslēgtajā galā tiek evakuēts un pretspiediens Ratm = 0, tad:
Rab = hrzh g.

Konstrukcijas, kurās gaiss noslēgtajā galā tiek evakuēts un evakuēts pirms iepildīšanas, ir piemēroti izmantošanai kā barometri. Kolonnas augstuma starpības fiksēšana noslēgtajā daļā ļauj precīzi aprēķini barometriskais spiediens.

Priekšrocības un trūkumi

Šķidruma spiediena mērītājiem ir gan spēcīgi, gan vājās puses. Izmantojot tos, ir iespējams optimizēt kapitāla un ekspluatācijas izmaksas kontroles un mērīšanas darbībām. Tajā pašā laikā jāatceras par šādu struktūru iespējamiem riskiem un ievainojamību.

Ar šķidrumu pildītu mērinstrumentu galvenās priekšrocības ir:

• Augsta mērījumu precizitāte. Ierīces ar zemu kļūdu līmeni var izmantot kā atsauces ierīces dažādu vadības un mērīšanas iekārtu pārbaudei.
• Vienkārša lietošana. Ierīces lietošanas instrukcijas ir ārkārtīgi vienkāršas un nesatur nekādas sarežģītas vai specifiskas darbības.
• Zemas izmaksas. Šķidruma spiediena mērītāju cena ir ievērojami zemāka salīdzinājumā ar cita veida iekārtām.
• Ātra uzstādīšana. Savienojums ar mērķa cauruļvadiem tiek veikts, izmantojot padeves ierīces. Uzstādīšanai/demontāžai nav nepieciešams īpašs aprīkojums.

Izmantojot ar šķidrumu pildītus manometrus, jāņem vērā daži šādu konstrukciju trūkumi:

• Pēkšņs spiediena pieaugums var izraisīt darba šķidruma izdalīšanos.
• Mērījumu rezultātu automātiskas reģistrēšanas un pārsūtīšanas iespēja netiek nodrošināta.
• Šķidruma spiediena mērītāju iekšējā struktūra nosaka to paaugstināto trauslumu
• Ierīcēm ir raksturīgs diezgan šaurs mērījumu diapazons.
• Mērījumu pareizību var pasliktināt slikta cauruļu iekšējo virsmu tīrīšana.

Šķidruma manometros izmērītais spiediens vai spiediena starpība tiek līdzsvarota ar šķidruma kolonnas hidrostatisko spiedienu. Ierīcēs tiek izmantots tvertņu saziņas princips, kurā darba šķidruma līmeņi sakrīt, kad spiedieni virs tiem ir vienādi, un, ja spiedieni virs tiem ir nevienlīdzīgi, tie ieņem pozīciju, kurā pārspiediens vienā no traukiem ir līdzsvarots. ar pārpalikuma šķidruma kolonnas hidrostatisko spiedienu otrā. Lielākajai daļai šķidruma spiediena mērītāju ir redzams darba šķidruma līmenis, kura stāvoklis nosaka izmērītā spiediena vērtību. Šīs ierīces tiek izmantotas laboratorijas praksē un dažās nozarēs.

Ir grupa šķidruma diferenciālā spiediena mērītāji, kurā netiek tieši novērots darba šķidruma līmenis. Mainot pēdējo, pludiņš pārvietojas vai mainās citas ierīces raksturlielumi, nodrošinot vai nu tiešu izmērītās vērtības norādi, izmantojot nolasīšanas ierīci, vai tās vērtības pārveidošanu un pārraidi no attāluma.

Divu cauruļu šķidruma spiediena mērītāji. Spiediena un spiediena starpības mērīšanai izmanto divu cauruļu manometrus un diferenciālo spiediena mērītājus ar redzamu līmeni, ko bieži sauc par U-veida. Shematiska diagrammašāds manometrs ir parādīts attēlā. 1, a. Divas vertikālas savienojošas stikla caurules 1, 2 ir piestiprinātas pie metāla vai koka pamatne 3, pie kuras piestiprināta skalas plāksne 4. Caurules ir piepildītas ar darba šķidrumu līdz nulles atzīmei. Izmērītais spiediens tiek piegādāts caurulei 1, caurule 2 sazinās ar atmosfēru. Mērot spiediena atšķirības, izmērītie spiedieni tiek piegādāti abām caurulēm.

Rīsi. 1. Divu cauruļu (c) un vienas caurules (b) manometra diagrammas:

1, 2 - vertikāli savienojošas stikla caurules; 3 - bāze; 4 - mēroga plāksne

Kā darba šķidrumus izmanto ūdeni, dzīvsudrabu, spirtu un transformatoru eļļu. Tātad šķidruma manometros jutīgā elementa, kas uztver izmērītās vērtības izmaiņas, funkcijas veic darba šķidrums, izejas vērtība ir līmeņa starpība, ievades vērtība ir spiediens vai spiediena starpība. Statiskā raksturlieluma slīpums ir atkarīgs no darba šķidruma blīvuma.

Lai novērstu kapilāro spēku ietekmi, manometros izmanto stikla caurules ar iekšējo diametru 8... 10 mm. Ja darba šķidrums ir spirts, tad cauruļu iekšējo diametru var samazināt.

Divcauruļu ar ūdeni pildīti manometri tiek izmantoti spiediena, vakuuma, gaisa un neagresīvo gāzu spiediena starpības mērīšanai diapazonā līdz ±10 kPa. Manometra piepildīšana ar dzīvsudrabu paplašina mērījumu robežas līdz 0,1 MPa, savukārt mērītā vide var būt ūdens, neagresīvi šķidrumi un gāzes.

Izmantojot šķidruma manometrus, lai mērītu barotņu spiediena starpību statiskā spiedienā līdz 5 MPa, ierīču konstrukcijā tiek ieviesti papildu elementi, kas paredzēti, lai aizsargātu ierīci no vienpusēja statiskā spiediena un pārbaudītu darba šķidruma sākotnējo stāvokli. līmenī.

Kļūdu avoti divu cauruļu manometros ir novirzes no aprēķinātajām vietējā gravitācijas paātrinājuma vērtībām, darba šķidruma un virs tā esošās vides blīvumiem, kā arī kļūdas augstumu h1 un h2 nolasīšanā.

Darba šķidruma un vides blīvumi norādīti vielu termofizikālo īpašību tabulās atkarībā no temperatūras un spiediena. Kļūda darba šķidruma līmeņu augstuma starpības nolasīšanā ir atkarīga no skalas iedalījuma. Bez papildu optiskām ierīcēm, ar dalījuma vērtību 1 mm, līmeņa starpības nolasīšanas kļūda ir ±2 mm, ņemot vērā kļūdu skalas pielietošanā. Izmantojot papildu ierīces h1, h2 nolasīšanas precizitātes palielināšanai, jāņem vērā skalas, stikla un darba vielas temperatūras izplešanās koeficientu neatbilstība.

Viencaurules spiediena mērītāji. Lai palielinātu līmeņu augstuma starpības nolasīšanas precizitāti, tiek izmantoti vienas caurules (tases) spiediena mērītāji (sk. 1. att., b). Viencaurules manometrā viena caurule tiek aizstāta ar platu trauku, kurā tiek ievadīts lielākais no izmērītajiem spiedieniem. Caurule, kas piestiprināta pie skalas plāksnes, mēra un sazinās ar atmosfēru, mērot spiediena starpību, tai tiek piegādāts zemāks spiediens. Darba šķidrumu ielej manometrā līdz nulles atzīmei.

Spiediena ietekmē daļa darba šķidruma no plaša trauka ieplūst mērīšanas caurulē. Tā kā šķidruma tilpums, kas izspiests no plaša trauka, ir vienāds ar šķidruma tilpumu, kas nonāk mērīšanas caurulē,

Mērot tikai vienas darba šķidruma kolonnas augstumu viencaurules manometros, tiek samazināta nolasīšanas kļūda, kas, ņemot vērā skalas kalibrēšanas kļūdu, nepārsniedz ± 1 mm ar dalījuma vērtību 1 mm. Citas kļūdas sastāvdaļas, ko izraisa novirzes no aprēķinātās gravitācijas paātrinājuma vērtības, darba šķidruma un virs tā esošās vides blīvuma, kā arī ierīces elementu temperatūras izplešanās, ir kopīgas visiem šķidruma spiediena mērītājiem.

Divcauruļu un vienas caurules manometriem galvenā kļūda ir līmeņa atšķirības nolasīšanas kļūda. Tai pašai absolūtajai kļūdai samazinātā spiediena mērīšanas kļūda samazinās, palielinoties manometru mērījumu augšējai robežai. Viencaurules ar ūdeni pildīto manometru minimālais mērījumu diapazons ir 1,6 kPa (160 mmH2O), un samazinātā mērījumu kļūda nepārsniedz ±1%. Spiediena mērītāju dizains ir atkarīgs no statiskā spiediena, kuram tie ir paredzēti.

Mikromanometri. Spiediena un spiediena starpības mērīšanai līdz 3 kPa (300 kgf/m2) tiek izmantoti mikromanometri, kas ir vienas caurules manometru veids un ir aprīkoti ar īpašām ierīcēm, lai samazinātu skalas dalīšanas cenu vai palielinātu mērīšanas precizitāti. līmeņa augstuma nolasīšana, izmantojot optiskās vai citas ierīces. Visizplatītākie laboratorijas mikromanometri ir MMN tipa mikromanometri ar slīpu mērcauruli (2. att.). Mikromanometra rādījumus nosaka pēc darba šķidruma kolonnas n garuma mērīšanas caurulē 1, kurai ir slīpuma leņķis a.

Rīsi. 2. :

1 - mērīšanas caurule; 2 - kuģis; 3 - kronšteins; 4 - sektors

Attēlā 2 kronšteins 3 ar mērcauruli 1 ir uzstādīts sektorā 4 vienā no piecām fiksētajām pozīcijām, kas atbilst k = 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8 un pieci ierīces mērījumu diapazoni no 0,6 kPa (60 kgf/m2) līdz 2,4 kPa (240 kgf/m2). Dotā mērījuma kļūda nepārsniedz 0,5%. Minimālā dalīšanas cena pie k = 0,2 ir 2 Pa (0,2 kgf/m2), tālāku dalīšanas cenas samazināšanos, kas saistīta ar mērcaurules slīpuma leņķa samazināšanos, ierobežo pozīcijas nolasīšanas precizitātes samazināšanās. darba šķidruma līmenis meniska stiepšanās dēļ.

Precīzāki instrumenti ir MM tipa mikromanometri, ko sauc par kompensācijas instrumentiem. Kļūda līmeņa augstuma nolasīšanā šajās ierīcēs lietošanas rezultātā nepārsniedz ±0,05 mm optiskā sistēma lai noteiktu sākotnējo līmeni un mikrometrisko skrūvi, lai izmērītu darba šķidruma kolonnas augstumu, līdzsvarojot izmērīto spiedienu vai spiediena starpību.

Barometri izmanto atmosfēras spiediena mērīšanai. Visizplatītākie ir ar dzīvsudrabu pildīti kausu barometri, kuru graduācija ir mmHg. Art. (3. att.).

Rīsi. 3.: 1 - nonija; 2 - termometrs

Kļūda kolonnas augstuma nolasīšanā nepārsniedz 0,1 mm, ko panāk, izmantojot noniju 1, kombinējot ar dzīvsudraba meniska augšējo daļu. Precīzākai atmosfēras spiediena mērīšanai nepieciešams ieviest korekcijas gravitācijas paātrinājuma novirzei no normas un barometra temperatūras vērtības, ko mēra ar termometru 2. Kad caurules diametrs ir mazāks par 8...10 mm, ņem vērā dzīvsudraba virsmas spraiguma izraisītu kapilāru nomākumu.

Kompresijas mērītāji(McLeod spiediena mērītāji), kuru diagramma parādīta attēlā. 4, satur rezervuāru 1 ar dzīvsudrabu un tajā iegremdētu cauruli 2. Pēdējais savienojas ar mērcilindru 3 un cauruli 5. Cilindrs 3 beidzas ar aklo mērkapilāru 4, atskaites kapilārs 6 ir savienots ar cauruli 5. Abiem kapilāriem ir vienādi diametri, tāpēc mērījumu rezultāti netika ietekmēti kapilāro spēku ietekmei. Spiediens tiek piegādāts uz tvertni 1 caur trīsceļu vārstu 7, kas mērīšanas procesā var atrasties diagrammā norādītajās pozīcijās.

Rīsi. 4. :

1 - rezervuārs; 2, 5 - caurules; 3 - mērcilindrs; 4 - akls mērīšanas kapilārs; 6 - atsauces kapilārs; 7 - trīsceļu vārsts; 8 - balona mute

Spiediena mērītāja darbības princips ir balstīts uz Boila-Marriota likuma izmantošanu, saskaņā ar kuru fiksētai gāzes masai tilpuma un spiediena reizinājums nemainīgā temperatūrā ir nemainīga vērtība. Mērot spiedienu, tiek veiktas šādas darbības. Kad krāns 7 ir uzstādīts pozīcijā a, izmērītais spiediens tiek padots uz tvertni 1, cauruli 5, kapilāru 6, un dzīvsudrabs tiek novadīts tvertnē. Pēc tam krāns 7 tiek vienmērīgi pārvietots pozīcijā c. Tā kā atmosfēras spiediens ievērojami pārsniedz izmērīto p, dzīvsudrabs tiek izspiests caurulē 2. Kad dzīvsudrabs sasniedz cilindra 8 atveri, kas diagrammā atzīmēta ar punktu O, gāzes V tilpums, kas atrodas cilindrā 3 un mērkapilārā. 4 tiek nogriezts no izmērītās vides. Turpmāks dzīvsudraba līmeņa pieaugums saspiež robežapjomu. Kad dzīvsudrabs mērīšanas kapilārā sasniedz augstumu h un gaisa ieplūde tvertnē 1 apstājas un vārsts 7 tiek iestatīts pozīcijā b. Diagrammā parādītā vārsta 7 un dzīvsudraba pozīcija atbilst manometra rādījumu nolasīšanas brīdim.

Kompresijas spiediena mērītāju apakšējā mērījumu robeža ir 10 -3 Pa (10 -5 mm Hg), kļūda nepārsniedz ±1%. Ierīcēm ir pieci mērījumu diapazoni, un tās aptver spiedienu līdz 10 3 Pa. Jo zemāks ir izmērītais spiediens, jo lielāks ir cilindrs 1, kura maksimālais tilpums ir 1000 cm3, bet minimālais ir 20 cm3, kapilāru diametrs ir attiecīgi 0,5 un 2,5 mm. Spiediena mērītāja apakšējo mērījumu robežu galvenokārt ierobežo kļūda, nosakot gāzes tilpumu pēc saspiešanas, kas ir atkarīga no kapilāro cauruļu izgatavošanas precizitātes.

Kompresijas manometru komplekts kopā ar membrānas kapacitatīvo manometru ir daļa no valsts īpašā standarta spiediena mērvienībai 1010 -3 ... 1010 3 Pa reģionā.

Apskatīto šķidruma spiediena mērītāju un diferenciālo spiediena mērītāju priekšrocības ir to vienkāršība un uzticamība ar augstu mērījumu precizitāti. Strādājot ar šķidrām ierīcēm, ir jāizslēdz pārslodzes un pēkšņas spiediena izmaiņas, jo šajā gadījumā darba šķidrums var izšļakstīties līnijā vai atmosfērā.

Darbības princips

Manometra darbības princips ir balstīts uz izmērītā spiediena līdzsvarošanu ar spēku elastīga deformācija cauruļveida atspere vai jutīgāka divu plākšņu membrāna, kuras viens gals ir noslēgts turētājā, bet otrs caur stieni ir savienots ar tribiskā sektora mehānismu, kas pārvērš elastīgā sensora elementa lineāro kustību apļveida kustībā no indikācijas bultiņas.

Šķirnes

Pārspiediena mērīšanas instrumentu grupā ietilpst:

Spiediena mērītāji - instrumenti ar mērījumiem no 0,06 līdz 1000 MPa (Izmēriet pārspiedienu - pozitīvā starpība starp absolūto un barometrisko spiedienu)

Vakuuma mērītāji ir ierīces, kas mēra vakuumu (spiedienu zem atmosfēras) (līdz mīnus 100 kPa).

Spiediena un vakuuma mērītāji ir manometri, kas mēra gan pārspiedienu (no 60 līdz 240 000 kPa), gan vakuuma (līdz mīnus 100 kPa) spiedienu.

Spiediena mērītāji - manometri nelielam pārspiedienam līdz 40 kPa

Vilces mērītāji - vakuuma mērītāji ar ierobežojumu līdz mīnus 40 kPa

Vilces spiediena un vakuuma mērītāji ar galējām robežām, kas nepārsniedz ±20 kPa

Dati tiek sniegti saskaņā ar GOST 2405-88

Lielākā daļa vietējo un importēto manometru tiek ražoti saskaņā ar vispārpieņemtiem standartiem, tāpēc dažādu zīmolu manometri aizstāj viens otru. Izvēloties manometru, jums jāzina: mērījumu robeža, korpusa diametrs, ierīces precizitātes klase. Svarīga ir arī armatūras atrašanās vieta un vītne. Šie dati ir vienādi visām mūsu valstī un Eiropā ražotajām ierīcēm.

Ir arī manometri, kas mēra absolūto spiedienu, tas ir, pārspiedienu + atmosfēras spiedienu

Ierīci, kas mēra atmosfēras spiedienu, sauc par barometru.

Spiediena mērītāju veidi

Atkarībā no elementa konstrukcijas un jutības ir šķidruma, pašsvara un deformācijas spiediena mērītāji (ar cauruļveida atsperi vai membrānu). Spiediena mērītājus iedala precizitātes klasēs: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0 (jo mazāks skaitlis, jo precīzāka ierīce).

Spiediena mērītāju veidi

Pēc mērķa manometrus var iedalīt tehniskajos - vispārīgajos, elektriskajos kontaktos, speciālajos, pašreģistrējošajos, dzelzceļa, vibrācijas izturīgos (pildīts ar glicerīnu), kuģu un atsauces (modelis).

Vispārīgi tehniski: paredzēts šķidrumu, gāzu un tvaiku mērīšanai, kas nav agresīvi pret vara sakausējumiem.

Elektriskais kontakts: ir iespēja pielāgot izmērīto vidi, pateicoties elektriskā kontakta mehānismam. Īpaši populāru ierīci šajā grupā var saukt par EKM 1U, lai gan tā jau sen ir pārtraukta.

Īpašs: skābeklis - ir jāattauko, jo dažreiz pat neliels mehānisma piesārņojums saskarē ar tīru skābekli var izraisīt sprādzienu. Tos bieži ražo zilos korpusos ar apzīmējumu O2 (skābeklis) uz ciparnīcas; acetilēns - vara sakausējumi nav atļauti mērīšanas mehānisma ražošanā, jo, saskaroties ar acetilēnu, pastāv sprādzienbīstama acetilēna vara veidošanās risks; amonjaks - jābūt izturīgam pret koroziju.

Atsauce: kam ir augstāka precizitātes klase (0,15; 0,25; 0,4), šīs ierīces tiek izmantotas citu manometru pārbaudei. Vairumā gadījumu šādas ierīces tiek uzstādītas uz bezsvara virzuļa spiediena mērītājiem vai dažām citām iekārtām, kas spēj radīt nepieciešamo spiedienu.

Kuģu spiediena mērītāji ir paredzēti izmantošanai upju un jūras flotēs.

Dzelzceļš: paredzēts izmantošanai dzelzceļa transportā.

Pašreģistrācija: manometri korpusā ar mehānismu, kas ļauj uz diagrammas papīra reproducēt manometra darbības grafiku.

Siltumvadītspēja

Siltumvadītspējas mērītāji ir balstīti uz gāzes siltumvadītspējas samazināšanos ar spiedienu. Šiem manometriem ir iebūvēts kvēldiegs, kas uzsilst, kad caur to tiek izvadīta strāva. Kvēldiega temperatūras mērīšanai var izmantot termopāri vai pretestības temperatūras sensoru (DOTS). Šī temperatūra ir atkarīga no ātruma, ar kādu kvēldiegs nodod siltumu apkārtējai gāzei, un tādējādi no siltumvadītspējas. Bieži tiek izmantots Pirani mērītājs, kas vienlaikus izmanto vienu platīna pavedienu sildelements un kā DOTS. Šie spiediena mērītāji sniedz precīzus rādījumus no 10 līdz 10–3 mmHg. Art., Bet viņi ir diezgan jutīgi pret ķīmiskais sastāvs izmērītās gāzes.

[rediģēt] Divi pavedieni

Viena stieples spole tiek izmantota kā sildītājs, bet otra tiek izmantota temperatūras mērīšanai konvekcijas ceļā.

Pirani manometrs (viens pavediens)

Pirani manometrs sastāv no metāla stieples, kas pakļauts mērītajam spiedienam. Vadu silda caur to plūstošā strāva un atdzesē apkārtējā gāze. Gāzes spiedienam samazinoties, samazinās arī dzesēšanas efekts un palielinās stieples līdzsvara temperatūra. Vada pretestība ir temperatūras funkcija: mērot spriegumu pāri vadam un caur to plūstošo strāvu, var noteikt pretestību (un līdz ar to arī gāzes spiedienu). Šāda veida manometru pirmo reizi izstrādāja Marcello Pirani.

Termopāra un termistora mērītāji darbojas līdzīgi. Atšķirība ir tāda, ka kvēldiega temperatūras mērīšanai izmanto termopāri un termistoru.

Mērīšanas diapazons: 10−3 - 10 mmHg. Art. (aptuveni 10–1–1000 Pa)

Jonizācijas spiediena mērītājs

Jonizācijas spiediena mērītāji ir visjutīgākie mērinstrumenti ļoti zema spiediena mērīšanai. Tie mēra spiedienu netieši, mērot jonus, kas rodas, gāzi bombardējot ar elektroniem. Jo mazāks gāzes blīvums, jo mazāk jonu veidosies. Jonu spiediena mērītāja kalibrēšana ir nestabila un ir atkarīga no izmērīto gāzu rakstura, kas ne vienmēr ir zināms. Tos var kalibrēt, salīdzinot ar McLeod manometra rādījumiem, kas ir daudz stabilāki un neatkarīgi no ķīmijas.

Termioniskie elektroni saduras ar gāzes atomiem un rada jonus. Joni tiek piesaistīti elektrodam ar piemērotu spriegumu, ko sauc par kolektoru. Kolektora strāva ir proporcionāla jonizācijas ātrumam, kas ir sistēmas spiediena funkcija. Tādējādi kolektora strāvas mērīšana ļauj noteikt gāzes spiedienu. Ir vairāki jonizācijas spiediena mērītāju apakštipi.

Mērīšanas diapazons: 10−10 - 10−3 mmHg. Art. (aptuveni 10–8–10–1 Pa)

Lielākajai daļai jonu mērītāju ir divu veidu: karstais katods un aukstais katods. Trešais veids, manometrs ar rotējošu rotoru, ir jutīgāks un dārgāks nekā pirmie divi, un tas šeit netiek apspriests. Karstā katoda gadījumā elektriski apsildāms kvēldiegs rada elektronu staru kūli. Elektroni iziet cauri manometram un jonizē ap tiem esošās gāzes molekulas. Iegūtie joni tiek savākti pie negatīvi lādēta elektroda. Strāva ir atkarīga no jonu skaita, kas savukārt ir atkarīga no gāzes spiediena. Karstā katoda spiediena mērītāji precīzi mēra spiedienu 10–3 mmHg diapazonā. Art. līdz 10-10 mm Hg. Art. Aukstā katoda manometra princips ir vienāds, izņemot to, ka elektroni tiek ražoti izlādē, ko rada augstsprieguma elektriskā izlāde. Aukstā katoda spiediena mērītāji precīzi mēra spiedienu 10–2 mmHg diapazonā. Art. līdz 10-9 mm Hg. Art. Jonizācijas manometru kalibrēšana ir ļoti jutīga pret struktūras ģeometriju, mērīto gāzu ķīmisko sastāvu, koroziju un virsmas nosēdumiem. To kalibrēšana var kļūt nelietojama, ja to ieslēdz atmosfēras un ļoti zemā spiedienā. Vakuuma sastāvs zemā spiedienā parasti ir neparedzams, tāpēc precīziem mērījumiem kopā ar jonizācijas spiediena mērītāju ir jāizmanto masas spektrometrs.

Karstais katods

Bayard-Alpert karstā katoda jonizācijas mērītājs parasti sastāv no trim elektrodiem, kas darbojas triodes režīmā, un kvēldiegs ir katods. Trīs elektrodi ir kolektors, kvēldiegs un režģis. Kolektora strāvu mēra pikoampēros ar elektrometru. Potenciālā starpība starp kvēldiegu un zemi parasti ir 30 volti, savukārt tīkla spriegums pie pastāvīga sprieguma ir 180–210 volti, ja vien nav izvēles elektroniskā bombardēšana, izmantojot tīkla sildīšanu, kuras potenciāls var būt aptuveni 565 volti. Visizplatītākais jonu mērītājs ir Bayard-Alpert karstais katods ar nelielu jonu savācēju režģa iekšpusē. Stikla korpuss ar caurumu vakuumam var aptvert elektrodus, taču parasti tas netiek izmantots, un manometrs ir iebūvēts tieši vakuuma ierīcē un kontakti tiek izvadīti caur keramikas plāksni vakuuma ierīces sienā. Karstā katoda jonizācijas mērītāji var tikt bojāti vai zaudēt kalibrēšanu, ja tie tiek ieslēgti atmosfēras spiediens vai pat zemā vakuumā. Karstā katoda jonizācijas spiediena mērītāju mērījumi vienmēr ir logaritmiski.

Kvēldiega izstarotie elektroni vairākas reizes pārvietojas uz priekšu un atpakaļ ap režģi, līdz tie to sasniedz. Šo kustību laikā daži elektroni saduras ar gāzes molekulām un veido elektronu-jonu pārus (elektronu jonizācija). Šādu jonu skaits ir proporcionāls gāzes molekulu blīvumam, kas reizināts ar termisko strāvu, un šie joni lido uz kolektoru, veidojot jonu strāvu. Tā kā gāzes molekulu blīvums ir proporcionāls spiedienam, spiedienu aprēķina, mērot jonu strāvu.

Jutība pret zems spiediens Karstā katoda spiediena mērītājus ierobežo fotoelektriskais efekts. Elektroni, kas ietriecas režģī, rada rentgena starus, kas jonu kolektorā rada fotoelektrisku troksni. Tas ierobežo vecāku karstā katoda mērītāju diapazonu līdz 10–8 mmHg. Art. un Bayard-Alpert līdz aptuveni 10–10 mm Hg. Art. Papildu vadi katoda potenciālā redzamības līnijā starp jonu kolektoru un režģi novērš šo efektu. Ekstrakcijas veidā jonus piesaista nevis stieple, bet gan atvērts konuss. Tā kā joni nevar izlemt, uz kuru konusa daļu trāpīt, tie iziet cauri caurumam un veido jonu staru. Šo jonu staru var pārraidīt uz Faraday kausu.