Что измеряет манометр в физике

Что измеряет манометр и какое давление показывает

Что такое манометр

Манометр — это физический прибор, который позволяет измерять давление. Чаще всего, его используются на производстве. Там, где повышенное давление жидкости или газа может привести к взрыву или другой опасной ситуации. Самый простой манометр — пружинный.

Также существует мембранный тип. В этом случае строение устройства другое и для измерения применяется мембрана, состоящая из двух пластинок. Мембрана чувствительна к высокому давлению. Один конец мембраны соединен с держателем, а другой конец посредством тяги сообщается с секторным механизмом, преобразующим изменение давление в круговой ход стрелки.

Выбор конкретного типа манометра зависит от того, в каких условиях его предстоит эксплуатировать людям. Некоторые модели используются для того, чтобы работать только с жидкостью, другие измеряют исключительно газовое давление. Механические манометры отличаются высоким уровнем точности и не намного уступают цифровым аналогам.

Помимо производства, диагностики автомобилей, эти приборы также используются в медицине для того, чтобы измерять артериальное давление у человека и вовремя диагностировать гипертонию или гипотонию. В манжету нагнетается воздух (это происходит при механическом нажатии на специальную «грушу» или путем нажатия кнопки в современных электронных вариантах), стрелка отклоняется до тех пор, пока не достигнет максимального значения. После постепенного стравливания воздуха, стрелка начинает движение в обратном направлении в сторону нуля. У электронных моделей вместо стрелки имеется дисплей с цифровой шкалой. Медицинская версия прибора называется тонометром, так как она измеряет не только давление, но и пульс человека.

Тонометры используются не только врачами в больницах и поликлиниках, а их также применяют в домашних условиях. Результаты измерений становятся известными уже через несколько секунд после нажатия кнопки включения. На дисплее отображаются цифры артериального давления, а также параметры, показывающие частоту сердечных сокращений, или пульс. При любом отклонении от нормы пациенту прописывается медикаментозное лечение.

Маркировка по цвету

Манометры, измеряющие давление газа, имеют цветные корпуса, их специально окрашивают в различные цвета. Существует несколько основных цветов, которые используются для окрашивания корпуса. Как, например, манометры, которые измеряют давление кислорода, имеют корпус голубого цвета с условным обозначением О2, аммиачные манометры имеют корпус, окрашенный в желтый цвет, ацетиленовые — белого цвета, водородные — темно-зеленого, хлорные — серого. Приборы, измеряющие давление горючих газов, окрашиваются в красный цвет, а негорючих —черный.

Принцип работы манометра

Все типы манометров работают по одному принципу. Принцип действия любого манометра основан на равенстве между силой деформации пружины (иногда мембраны) и измеряемым давлением. Такие приборы используются в быту и на производстве уже давно, но конструкция осталась практически неизменной.

Общетехнические манометры измеряют давление газа и жидкости в неагрессивной среде, у них может быть два типа конструкции — осевая и радиальная. Их можно применять только в том случае, если измеряемая жидкость или газ не вступают в химическую реакцию со сплавами меди. В противном случае результат измерений во время использования будет недостоверным из-за химической реакции. При соединении с медью образуется новое вещество, которое будет обладать и новыми свойствами.

У электроконтактного устройства есть два электрических контакта для измерения давления. Один соответствует максимуму возможного давления, второй — минимуму. Пользователь должен заранее настроить предельный максимум и минимум обоих контактов. В зависимости от измеряемой среды и ее физических свойств эти показатели могут значительно варьироваться.

Следующий принцип действия данного манометра. Когда давление падает до предельного минимума, цепь размыкается. То же самое происходит в том случае, если давление достигает предельного максимума. При желании можно сделать так, чтобы контакты у прибора не замыкались и не размыкались.

Для того чтобы использовать такой вариант измерения, необходимо:

Пользоваться электроконтактным прибором проще, чем другими версиями. Поэтому многие считают, что он лучше других типов манометров, именно из-за своей простоты в эксплуатации.

Классификация приборов

Типы манометров различаются по двум признакам: по виду измеряемого ими показателя и по принципу действия.

По первому признаку они подразделяются на:

Они работают по принципу уравновешивания разницы давлений определенной силой. Поэтому устройство манометров разное, в зависимости от того, как именно происходит это уравновешивание.

По принципу действия они делятся на:

По назначению существуют такие виды манометров, как:

Сфера использования

Приборы устанавливают везде, где нужно контролировать уровень давления, чтобы избежать аварийных ситуаций и нарушений технологических процессов:

Приборы применяются во всех случаях, когда необходимо знать, контролировать и регулировать напор воды, других жидкостей, газов, пара. Сложно назвать отрасль, которая может обойтись без этого. Наиболее часто манометры применяют в теплоэнергетике, на химических, нефтехимических предприятиях,в пищевой отрасли.

Назначение жидкостного манометра зависит от устройства, но используются они все реже, так как существует возможность его проливания и выплескивания при резком скачке давления.

Типы манометров по виду измеряемого давления

Каковы критерии выбора?

Прежде чем покупать прибор, надо точно уяснить, для чего он нужен и в каком месте его будут устанавливать.

Важные критерии выбора:

Необходимо также обратить внимание на присоединительную резьбу штуцера. Она может быть метрической – ее параметры измеряются в мм, обозначается буквой М, например М20/1,5, что означает внешний диаметр 19,9 мм, внутренний – 18,7 мм, шаг 1,5

Отечественные производители по умолчанию используют ее.

Трубная резьба обозначается литерой G. G1/2» означает наружный диаметр 20,9 мм, внутренний – 18,6, шаг – 1,8 мм или 14 ниток на дюйм.

Подбирать прибор следует таким образом, чтобы он подходил под каждый конкретный случай. На это влияет:

Диаметр штуцера. Раньше стандартный размер составлял ¼ дюйма, поэтому для подключения приходилось использовать переходники.

Сейчас производители выпускают приборы с разными диаметрами резьбы, но чаще всего используют ½ дюйма.

Если штуцер расположен на противоположной стороне циферблата, манометр называют аксиальным. Если штуцер находится сбоку от циферблата, манометр радиальный.

Применение

Манометры являются одними из самых распространенных приборов, которые можно встретить в различных системах: котлах отопления, газопроводах, водопроводах, компрессорах, автоклавах, баллонах, баллонных пневматических винтовках и т.д.

Преимущества работы с ними очевидны: они помогают держать под контролем уровень давления в различных механизмах.

Источник

Манометры

Содержание

Из предыдущих уроков мы знаем, что для измерение атмосферного давления используют барометры – ртутные и анероиды.

Но как измерить давление воздуха, существенно отличающееся по величине от атмосферного давления? Для этого тоже существуют специальные приборы, речь о которых и пойдет далее.

Определение и виды

Манометр (от греческого «манос» – редкий, неплотный и «метрео» – измерять) – это прибор, используемый для измерения давлений больших или меньших атмосферного

Манометры бывают двух видов: жидкостные и металлические (рисунок 1).

Рисунок 1. Виды манометров.

Жидкостный манометр

Устройство открытого жидкостного манометра представляет собой двухколенную стеклянную трубку, наполненную жидкостью. Так как на поверхность жидкости действует только атмосферное давление, жидкость устанавливается на одинаковом уровне.

К одному концу стеклянной трубки прикрепляется резиновая трубка, соединенная с плоской коробочкой, затянутой резиновой пленкой. Что произойдет, если мы надавим пальцем на пленку? На рисунке 2 видно, что уровень жидкости в колене манометра, который соединен с резиновой трубкой понизится.

Рисунок 2. Открытый жидкостный манометр.

Вспомним закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Значит, когда мы надавили на пленку, мы увеличили давление воздуха в коробке.

Так как коробка соединена с коленом стеклянной трубки, давление передается и на жидкость в этом колене (обозначим его «первым»), то есть давление в первом колене будет больше давления в другом, потому что на то колено действует только атмосферное давление воздуха.

Жидкость придет в равновесие и остановится, когда избыточное давление в первом колене сравняется с давлением избыточного столба жидкости в другом.

От силы нажатия на пленку будет зависеть оказываемое давление: чем сильнее мы будем нажимать, тем выше будет избыточный столб жидкости. Значит, изменение давления можно связать с высотой этого избыточного столба.

С помощью жидкостного манометра мы можем измерить давление и в жидкостях. Обратите внимание на рисунок 3.

Рисунок 3. Измерение давления жидкости с помощью жидкостного манометра.

Конструкция манометра не изменена, но мы можем коробочку, обтянутую пленкой, погрузить в емкость с водой. Из опыта видно, что чем глубже находится коробочка, тем больше становится разность высот жидкости в коленах манометра. Можно сказать, что тем большее давление производит жидкость в емкости.

А если мы будем переворачивать коробочку в разные стороны на одной глубине? И снова нам поможет ответить на этот вопрос закон Паскаля: показания манометра не будут меняться, потому что давление по всем направлениям на одной глубине/высоте одинаково.

Взгляните на рисунок 4. Так выглядит жидкостный манометр в реальной жизни.

Рисунок 4. Реалистичное изображение жидкостного манометра.

Металлический манометр

Внешний вид металлического манометра вы уже увидели на рисунке 1. Рассмотрим теперь его внутреннее устройство, которые бывает основных двух типов. Первый представлен на рисунке 5.

Рисунок 5. Устройство металлического манометра №1.

Изогнутая пустотелая трубка 1, запаянная с одного конца, с другой стороны соединяется с краном 4, который сообщается с сосудом, в котором необходимо измерить давление.

При увеличении давления трубка 1 начинает разгибаться, и при помощи рычажного механизма 5 и зубчатки 3 передает движение стрелке 2, которая двигается вдоль шкалы прибора.

Трубка 1 обладает упругостью, и при уменьшении давления возвращается в свое изначальное положение, а стрелка – к нулевому делению шкалы.

На рисунке 6 представлен немного другой тип металлического манометра.

Рисунок 6. Устройство металлического манометра №2.

Различие в строении заключается только в том, что трубка запаяна с двух сторон, но имеет выход для подключения к сосуду, в котором необходимо измерить давление. Также здесь присутствуют две тяги (рычага) 2.

Заметим, что, несмотря на небольшие различия в устройстве (рисунки 4 и 6), принцип действия металлических манометров остается одним и тем же.

Реальный внешний вид металлического манометра представлен на рисунке 7.

Рисунок 7. Реалистичное изображение металлического манометра.

Применение

Манометры являются одними из самых распространенных приборов, которые можно встретить в различных системах: котлах отопления, газопроводах, водопроводах, компрессорах, автоклавах, баллонах, баллонных пневматических винтовках и т.д.

Преимущества работы с ними очевидны: они помогают держать под контролем уровень давления в различных механизмах.

Источник

Манометр и его разновидности

Далеко не все помнят из школьного курса физики о том, что такое манометр и зачем он необходим. Тем не менее это важный и нужный прибор, а принцип работы манометра несложный.

Он пользуется особенно большой популярностью у автомобилистов и мастеров по ремонту машин, так как позволяет без труда определить состояние колес.

Что такое манометр

Манометр — это физический прибор, который позволяет измерять давление. Чаще всего, его используются на производстве. Там, где повышенное давление жидкости или газа может привести к взрыву или другой опасной ситуации. Самый простой манометр — пружинный.

Также существует мембранный тип. В этом случае строение устройства другое и для измерения применяется мембрана, состоящая из двух пластинок. Мембрана чувствительна к высокому давлению. Один конец мембраны соединен с держателем, а другой конец посредством тяги сообщается с секторным механизмом, преобразующим изменение давление в круговой ход стрелки.

Выбор конкретного типа манометра зависит от того, в каких условиях его предстоит эксплуатировать людям. Некоторые модели используются для того, чтобы работать только с жидкостью, другие измеряют исключительно газовое давление. Механические манометры отличаются высоким уровнем точности и не намного уступают цифровым аналогам.

Помимо производства, диагностики автомобилей, эти приборы также используются в медицине для того, чтобы измерять артериальное давление у человека и вовремя диагностировать гипертонию или гипотонию. В манжету нагнетается воздух (это происходит при механическом нажатии на специальную «грушу» или путем нажатия кнопки в современных электронных вариантах), стрелка отклоняется до тех пор, пока не достигнет максимального значения. После постепенного стравливания воздуха, стрелка начинает движение в обратном направлении в сторону нуля. У электронных моделей вместо стрелки имеется дисплей с цифровой шкалой. Медицинская версия прибора называется тонометром, так как она измеряет не только давление, но и пульс человека.

Тонометры используются не только врачами в больницах и поликлиниках, а их также применяют в домашних условиях. Результаты измерений становятся известными уже через несколько секунд после нажатия кнопки включения. На дисплее отображаются цифры артериального давления, а также параметры, показывающие частоту сердечных сокращений, или пульс. При любом отклонении от нормы пациенту прописывается медикаментозное лечение.

Виды манометров

Существуют разные виды манометров. Различные типы используются для разных целей. Это нужно иметь в виду перед тем, как подобрать манометр. От этого зависит стоимость и конфигурация прибора. Необходимо точно определиться, для чего конкретно нужен манометр: измерять давление воздуха в шинах автомобиля или для более сложных производственных операций.

Также можно классифицировать измерители давления в зависимости от того, где они используются:

Отдельная модификация приборов носит название вакуумметры, они используются в том случае, если измеряемая величина ниже, чем атмосферное давление (измеряют разряжение). Если давление малое и Принцип работы манометра

Все типы манометров работают по одному принципу. Принцип действия любого манометра основан на равенстве между силой деформации пружины (иногда мембраны) и измеряемым давлением. Такие приборы используются в быту и на производстве уже давно, но конструкция осталась практически неизменной.

Общетехнические манометры измеряют давление газа и жидкости в неагрессивной среде, у них может быть два типа конструкции — осевая и радиальная. Их можно применять только в том случае, если измеряемая жидкость или газ не вступают в химическую реакцию со сплавами меди. В противном случае результат измерений во время использования будет недостоверным из-за химической реакции. При соединении с медью образуется новое вещество, которое будет обладать и новыми свойствами.

У электроконтактного устройства есть два электрических контакта для измерения давления. Один соответствует максимуму возможного давления, второй — минимуму. Пользователь должен заранее настроить предельный максимум и минимум обоих контактов. В зависимости от измеряемой среды и ее физических свойств эти показатели могут значительно варьироваться.

Следующий принцип действия данного манометра. Когда давление падает до предельного минимума, цепь размыкается. То же самое происходит в том случае, если давление достигает предельного максимума. При желании можно сделать так, чтобы контакты у прибора не замыкались и не размыкались.

Для того чтобы использовать такой вариант измерения, необходимо:

Пользоваться электроконтактным прибором проще, чем другими версиями. Поэтому многие считают, что он лучше других типов манометров, именно из-за своей простоты в эксплуатации.

Как пользоваться манометром

Многие знают, для чего нужен манометр, но не понимают, как им пользоваться на практике. Манометр в быту и на производстве измеряет давление газа и жидкости в замкнутом пространстве.

В быту, чаще всего, применяют этот прибор для того, чтобы измерять давление воздуха в шинах машины. Поэтому манометр очень популярен у автолюбителей. Его можно приобрести практически в любых магазинах бытовой техники. Он лучше всего подходит для таких простых операций. Для того чтобы гарантированно получить правильные результаты измерений, необходимо:

Манометр — незаменимый предмет техники для автомобилиста, так как повышенное и пониженное давление шин создает опасность при движении авто. Пониженное давление бывает, если колесо по каким-либо причинам спустилось в пути; а повышенное — если колеса слишком сильно кто-то перекачал (например, в автосервисе или сам автовладелец). Этот прибор часто используют в авторемонтных мастерских, так как он компактный и имеет небольшой вес.

Как выглядит манометр

Современный цифровой манометр представляет собой дисплей в пластиковом или металлическом корпусе, снабженный кнопкой Вкл/Выкл (ON/OFF) и показывающий величину давления.

По результатам измерения на электронном дисплее загораются значения давления. На корпусе обязательно наносится заводская маркировка и дата производства устройства. Манометр состоит всего из нескольких деталей и рекомендуется к использованию в домашних условиях.

Пружинный манометр, который считается классическим вариантом устройства, представляет собой круглый циферблат в корпусе со стрелкой. Стрелка показывает на шкале результаты измерений.

В качестве чувствительного элемента применяется полая трубка с овальным или эллипсоидным сечением (трубка Бурдона). Когда на эту трубку действует давление, она деформируется (разгибается при увеличении давления и сгибается при его уменьшении).

С одной стороны трубка полностью запаяна, с другого конца размещается штуцер для измерения величины давления. Запаянный конец соединен с механизмом передачи. Эксперты утверждают, что этот вариант лучше всего, потому что он не зависит от электроники.

В конструкцию прибора входят следующие элементы:

Между зубчатым сектором и шестеренками стоит пружинка, она требуется для исключения мертвого хода. Узнать о том, какое давление показывает манометр, можно посмотрев на его измерительные деления шкалы. Обозначенные деления манометра соответствует силе давления газа или жидкости.

Шкала измерения показывает результат в паскалях (русское обозначение Па, международное Pa), барах или атмосферах. Это наиболее часто используемые единицы измерения давления. При этом неважно, где происходят измерения — в газообразной или жидкой среде.

Обычно в современных магазинах можно выбрать и купить электронный прибор для измерения, но на производстве, иногда, до сих пор применяются механические модели, так как они более точные и работают без сбоев.

Как проверить манометр на точность в домашних условиях

Чтобы проверить манометр на точность в домашних условиях, необходимо:

Также следует еще в магазине проверить, нет ли у устройства изъянов и конструктивных дефектов, так как, в лучшем случае они будут влиять на точность измерений, а в худшем — прибор может выйти из строя.

Какой манометр лучше для измерения давления у человека

Тонометр, или манометр для измерения артериального давления, бывает механическим и цифровым (электронным). Цифровой хорош тем, что результат высвечивается мгновенно, а это важно, когда человек плохо себя чувствует и ему срочно нужна медицинская помощь. Однако, с точки зрения точности и отсутствия зависимости от питания, лучше классический механический прибор.

С точки зрения удобства, электронный вариант намного лучше механического, так как использование механического типа по ряду причин сложнее: необходимо прикладывать физические усилия (давить на жесткую резиновую грушу для закачки воздуха); не каждый человек сможет определить давление с помощью механического тонометра (нужно иметь опыт и определенные навыки).

Как выбрать прибор

При выборе прибора имеют значение следующие аспекты:

Не все знают, как часто надо проверять и поверять приборы для измерения давления. Межповерочным интервалом называется срок, когда приборы любых разновидностей нужно заново проверять для того, чтобы удостовериться в том, что его точность не ниже заявленной. У всех новых приборов существует первичная заводская поверка, о чем свидетельствует специальная отметка на циферблате, а также запись в техническом паспорте прибора. Срок первичной поверки составляет один — два года, в зависимости от типа оборудования.

При личном использовании оборудования, например, для диагностики состояния колес машины, можно покупать и подбирать любой манометр, так как в этом случае его поверка не будет являться критическим показателем (часто мы используем такие устройства на протяжении всего срока без каких-либо поверок). Другая ситуация обстоит с устройствами, которые применяются на предприятиях, например, на заводах и фабриках, в котельных и тепловых пунктах. В этом случае, когда срок первичной поверки подходит к концу или уже окончен, нужно отправить прибор в центр метрологии и стандартизации. Там проверят его точность и отрегулируют манометр так, чтобы погрешность была минимальной и соответствовала требованиям регламентирующих документов.

Следует отметить, что повторная поверка может стоить довольно дорого. Поэтому, в некоторых случаях, дешевле иногда купить новый манометр и он будет гарантированно показывать точный результат.

Для того чтобы не столкнуться с трудностями при эксплуатации, необходимо:

При использовании прибора на вязких и агрессивных средах, а также при эксплуатации в условиях сильной вибрации, он выходит из строя примерно через два года с момента начала эксплуатации. Поэтому смысл в повторной поверке теряется для таких устройств. Вышедший из строя прибор просто заменяется на новый.

Манометры, которые эксплуатируются при слишком высоких или слишком низких температурах, могут показать неправильные значения из-за воздействия экстремальной температуры. В этом случае следует приобретать специализированную модель и она прослужит дольше, а также будет проводить измерения намного точнее. Какой именно вариант устройства лучше выбрать, вам всегда подскажут консультанты в магазинах, специализирующихся на продаже такого вида техники.

Заключение

Знать о том, что именно измеряет манометр, должен каждый. Практическое назначение бытового манометра — измерение давление в шинах авто или артериального давления человека, например. Более сложные модели приборов используются на производстве.

Манометр — это технически сложный прибор, поэтому для его успешного использования, следует внимательно ознакомиться с его конструктивными особенностями и специфическими требованиями до начала эксплуатации.

Узнать о том, как пользоваться устройством и как оно работает, всегда можно из руководства по эксплуатации, которое должно входить в комплект. Плюсом будет наличие инструкции по эксплуатации на русском языке.

Видео по теме

Источник