3.2. Манометры

Приборы для измерения давления называются манометрами. Существует очень много типов манометров. Принцип действия поршневого манометра показан нарисунке 32а.Трубчатый манометр (манометр Бурдона, рис.32б) –самый распространенный из манометров для повышенных и высоких давлении. Он представляет собой трубку плоского сечения, запаянную с одного конца и изогнутую по дуге. При повышении давления внутри трубы она распрямляется, поворачивает сектор, а тот, в свою очередь, стрелку-указатель. Таким образом, это деформационный манометр. К деформационным относятся такжемембранныеисильфонныеманометры32в-д. Сильфонные (с гофрированной легко растягивающейся трубой) более чувствительны и имеют больший диапазон измерений.

а б в г д

Рис. 32

Следует отметить, что манометры бывают разностными (измеряют разность давлений) и абсолютными. По принципу абсолютного деформационного манометра построен барометр-анероид (рис. 32г). Чувствительный элемент барометра-анероида представляет собой герметичную коробку, из которой откачан воздух. Гибкая стенка коробки поддерживается пружиной. При изменении атмосферного давления меняется сила, действующая на стенку коробки и она перемещается в ту или иную сторону под действием разности сил, а передаточный механизм приводит в движение стрелку.

Действие жидкостных (U-образных манометров (рис. 33)основано на уравновешивании измеряемого давления газа давлением столба жидкости (ртути, воды и т. д.). Давление находится по формулер=gh, гдеh– разность уровней в коленах (рис. 33а). Следует отметить, что при определенном давлении величинаhзависит от ускорения свободного падения в данном месте. Не всегда такой манометр градуируется в Паскалях, часто бывает удобным измерять давление в единицах высоты столба данной жидкости — в миллиметрах ртутного столба, водяного столба (1мм вод. ст.= 9.8Па; 1мм рт. ст. = 133.3Па).

а

б

в г д

Рис. 33

Если разность уровней получается малой, то точный отсчет затрудняется. В этом случае манометр можно наклонить на некоторый уголк горизонту. Тогда разность уровней по вертикали сохранится, но при измерении отсчитывают не ее, а длинуl, равную

,

которую можно измерить гораздо точнее (рис. 33б). Такой прибор называется микроманометром.

Чтобы не делать два отсчета, одно колено часто выполняют в виде широкого сосуда (рис. 33в), в котором уровень почти не меняется. В этом случае достаточно измерить высоту жидкости только в одном колене.

Если стеклянную трубку полностью наполнить ртутью, закрыть конец, опустить его в чашку с ртутью и открыть, то ртуть будет опускаться до тех пор, пока давление столба ртути не уравновеситься атмосферным. Так устроен чашечный барометр – прибор для измерения атмосферного давления (рис. 33г).

На рисунке 33д показан укороченный ртутный манометр – вакуумметр для измерения давлений от 50—100ммрт.ст. до 1мм рт.ст. В закрытом колене барометра после опус­кания ртути остается вакуум. (При точных измерениях необходимо учитывать небольшое давление ртутных паров в закрытом колене.) Если трубка узкая, то необходи­мо учитывать поправку на капил­лярные явления.

Часто жидкостный манометр градуируется так, что оба уровня жидкости находятся на нуле, а смещение отсчитывается вверх и вниз от этого нулевого значения. В этом случае в качестве отсчета принимается не разность уровней, а сумма показаний обоих столбов жидкости.