Для измерения атмосферного или близкого к нему давления применяют барометры. Эти приборы показы­вают абсолютное давление воздуха. Шкала барометра ограничена областью измерения от 680 до 800 мм рт. ст. Барометры применяют для измерения давления в открытом пространстве. Жидкостные барометры. Прибор (рис. 290) представляет собой закры­тую с одного конца U-образную трубку, запаянный конец которой значительно длиннее открытого. Трубку заполняют ртутью; над ее слоем в запаянном конце трубки со­здается безвоздушное пространство. Столб ртути в запаянном длинном

Рис. 291. Схема устройства коробчатого

барометра:

/ - коробка с волнистой крышкой; 2 - пру* жнна; 3 - система рычагов; 4 - стрелка.

В табл. 11 приведены соотношения между указан-j ными величинами.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

В лабораторной практике применяют приборы дл^ измерения давления - атмосферного и близкого к нем}

Хотя все эти приборы отличаются по конструкции но принципиальной разницы между ними нет; все ониЗ измеряют силу, действующую на единицу поверхности.^ В качестве противодействия этой силе служит или столб} жидкости, или сила пружины.

конце имеет такую высоту, при которой вес этого стол­ба уравновешивается весом столба атмосферного воз­духа.

Между обоими коленами трубки установлена подвиж­ная миллиметровая шкала; при ее помощи можно изме­рить разность высот в обоих коленах. Эта разность оавна давлению воздуха, выраженному в миллиметрах ртутного столба.

При точных барометрических измерениях одновремен­но следует определять и температуру окружающего про­странства. Это необходимо делать потому, что с измене­нием температуры изменяется плотность ртути вследствие

Металлические барометры различают двух основньи конструкций: коробчатые и трубчатые. У к о р о б ч а| тых барометров (рис. 291) давление воздуха дей|

Рис. 293. Барограф.

Рис. 292. Схема устройства трубчатого барометра:

/ - полая трубка; 2 - система ры­чагов; 3 - стрелка.

:

ствует на волнистую, очень эластичную крышку пусто металлической эвакуированной коробки.

У трубчатых барометров (рис. 292) да^ ление воздуха действует на плоскую согнутую пустуй внутри металлическую трубку - наружная поверхности ее больше, чем внутренняя. Небольшие колебания давлеЗ ния воздуха при помощи системы рычагов увеличиваются и указываются на шкале.

Самопишущие барометры, так называв мые барографы (рис. 293), снабжены рычагомл который давит на писец, касающийся ленты диаграммы -I давление - время, укрепленной на барабане. Барабан при водится в движение часовым механизмом, завод которой может быть суточным или недельным.

Приборы для измерения давления больше атмосферного

Для измерения давления больше атмосферного при^ меняют манометры (так же иногда называют при|

боры 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.

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 h, измеряемой по шкале.

Рис. 294. Жидкостной открытый манометр, прямой.

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 путрм умножения длины столба жидкости / на синус угла наклона а, т. е. h - I bin a.

В закрытых жидкостных манометрах рабочим телом является газ, находящийся над запирающей жидкостью (ртуть) в закрытом колене (рис. 29Р-). При измерении по­вышенного давления столб ртути в правом колене повы­шается и газ сжимается. Длину его столба измеряют по шкале. Недостатком этих манометров является то, что деления шкалы у них неравномерные, т. е. более узкие для более высокого давления.

Металлические манометры. Применяются манометры с пластинчатой пружиной (рис. 297), у ко­торых, в отличие от барометров, вместо эвакуированной коробки имеется только эластичная крышка. На одну

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 шка-

Рис. 297. Схема устройства Рис. 298. Схема устройства
металлического манометра металлического трубчатого

с пластинчатой пружиной. манометра.

ле имеется красная черта, указывающая предельное дав-} ление, которое может быть развито в аппарате или соя суде, снабженном таким манометром. При помощи систе-..

мы рычагов и писца давление, развивающееся в аппарате, записывается на специальной круглой диаграмме или, если применен барограф, на плоской диаграмме давле­ние - время.

Приборы для измерения давления ниже атмосферного

Для измерения давления ниже атмосферного приме­няют вакуумметры. Существует несколько конструкций этих приборов, рассчитанных на определенные границы разрежения (вакуума).

Простые ртутные манометры (вакуумметры), которые применяют для контроля за процессом перегонки под ва­куумом, представляют собой LJ-образную трубку и рас­считаны на диапазон давления от 0 до приблизительно 200 мм рт. ст. (рис. 299). Шкала может быть подвижной, тогда ее нулевую точку устанавливают на уровне мениска столба ртути в запаянном колене, или неподвижной. В этом случае для определения давления следует склады­вать расстояния между нулем и обоими менисками.

С такими манометрами (вакуумметрами) можно опре­делять давление с точностью до 0,5 мм рт. ст., если отсчитывать на глаз, и до 0,02 мм рт. ст., если отсчет вести с помощью катетометра. Катетометр представляет собой горизонтальную зрительную трубу, передвигающую­ся вертикально по станине, установленной строго верти­кально. С помощью шкалы, которой снабжена станина, и нониуса положение трубы может быть определено с точ­ностью до 0,01 мм. При отсчетах трубу нужно устанавли­вать так, чтобы горизонтальная нить, натянутая по диа­метру окуляра, всегда совпадала с верхним краем мени­ска ртути. Замер производят несколько раз, после чего находят среднее арифметическое из всех отсчетов. Давле­ние будет равно разности средних величин, определенных для каждого из менисков манометра (вакуумметра).

Для измерения высокого вакуума, т. е. очень малых давлений, порядка 10~ в мм рт. ст., применяют другие приборы. Из них часто пользуются манометром Мак? Леода (рис. 300) Этот прибор верхним концом трубки £ припаивают к той части установки, в которой нужно из­мерять давление. Для измерения давления медленно от­крывают кран 3, впуская внешний воздух в резервуар /.

Под действием атмосферного давления ртуть поднимается, заполняя баллон 5, в котором до этого было давление, равное давлению в установке. Нужно помнить, что ртуть в приборе должна подниматься очень медленно. Это важ­но потому, что при быстром подъеме возможны аварии вследствие толчков или ударов ртути о стенки прибора. Для облегчения регулирования впуска воздуха через

Рис. 299. Простой ртутный манометр

(вакуумметр):

а - исходное положение; б - положение прн из­мерении.

кран 3 его входное отверстие следует соединить резиновой трубкой с капилляром. Через этот капилляр воздух будет поступать в прибор с требуемой скоростью. Регулировать скорость подъема можно также при помощи крана 4. Когда баллон 5 заполнится ртутью, находящийся в нем ранее газ будет сжат в капилляре 6. Поэтому измеряе-j мое давление можно вычислить по формуле Бойля -\ Мариотта, исходя из того, что объем сжатого газа Vi йч его давление Р 1 известны, как известен и объем газа V 0 i до сжатия:

P n V n = PiVi

Объем газа до Сжатия равен сумме емкостей баллона 5, широкой трубки выше метки с и капилляра 6. Эти вели­чины должны быть определены еще до того, как манометр будет впаян в установку*.

Давление сжатого газа находят по разности уровней ртути в капиллярах 6 и 7.

Для оборудования обычного манометра Мак-Леода требуется от 5 до 10 кг ртути. Поэтому необходимо очень осторожно обращаться с прибором, так как всегда есть опасность разбить его и разлить ртуть. Более безопас­ные условия работы создаются при использовании мано-

Рис. 301. Манометр Мозера (вакуумметр): а - исходное положение; б - положение при измерении.

метра (вакуумметра) Мозера, который заполняется значительно меньшим количеством ртути (рис. 301). Ма­нометр Мозера действует по тому же принципу, что и манометр Мак-Леода, но для его наполнения требуется всего лишь 80-300 г ртути. Эти приборы имеют чаще всего три области измерения: от 500 до 10 мм рт. ст., от Ю -1 до 10 мм рт. ст. и от Ю -1 до Ю -4 мм рт. ст.

При помощи шлифа прибор соединяют с аппаратом, в котором требуется измерить давление. При измерении манометр поворачивают против часовой стрелки до тех

* Подробное описание метода определения этих величин см. Герасимов Я. П., Древинг В. П., Коман-Д и н А. В., Химическая термодинамика, Изд. МГУ, 1951.

пор, пока ртутный мениск во внешней трубке не достигнет некоторого предельного уровня. По уровню мениска ртути во внутреннем колене, снабженном логарифмической шка­лой, определяют давление в системе (в мм рт. ст.) Перед каждым отсчетом манометр (вакуумметр) следует вначале. привести в исходное положение, т. е. шар должен быть опущен вниз.

Другие способы измерения вакуума

Кроме описанных, существует еще несколько способов опреде­ления высокого вакуума. Так, вакуумметр Пирани основан на зависимости теплопроводности газов от давления. В ионизационных вакуумметрах Пеннинга использовано образование ионов при столкновении молекул газа с электронами. Мольный вакуумметр Геде основан, на измерении силы удара молекул газа. Все эти приборы позволяют измерять давление до 10 _в мм рт. ст. Работа с этими вакуумметра­ми подробно описана в инструкциях, приложенных к приборам.

Похожая информация.

Барометр - прибор, измеряющий показания давления воздуха на окружающие предметы, был изобретен в 17 веке выдающимся итальянским ученным Э. Торричелли. Первоначально выглядел как стеклянная трубка с отметками, внутри её наполняла ртуть. В момент проведения исследования столбик ртути находился на 760 мм, теперь этот показатель принято считать уровнем нормального давления, по которому судят, повышается давление или наоборот понижается. Прибор такого вида благодаря высокой степени точности и сейчас применяются на различных метеостанциях и в научных лабораториях.

Спустя 2 века, проведя огромное количество испытаний и пользуясь наработками выдающегося немецкого ученого Якова Лейбница, инженер-изобретатель из Франции Люсьен Види явил миру свое «детище» - усовершенствованный барометр-анероид (от греческого «анерос» - «без влаги»), который был намного безопаснее в использовании и имел более легкий вес.

На сегодняшний день существуют такие разновидности:

• Жидкостные барометры;
• Ртутные;
• Барометры- анероиды;
• Электронные.

Принцип работы барометра

Внешне жидкостный барометр имеет вид стеклянных трубок, взаимодействующих друг с другом как сообщающиеся сосуды в соответствии с гидростатическими законами. Заполняет их ртуть или другие легкие по весу жидкости (глицерин, масло).

Чашечный барометр

Чашечный - стеклянная трубка с закрытым концом и чашкой, показания давления определяют, замеряя высоту столбика жидкости, который начинается от уровня чашки и заканчивается отметкой верхнего мениска.

Сифонный барометр

Сифонный - трубка с закрытым длинным концом, сифонно-чашечный - две трубки, одна в открытом виде, другая в закрытом + чашка, в них показания давления воздуха устанавливают с помощью определения разности уровней столбика жидкости в первой и второй трубке.

Ртутный барометр

Ртутный барометр - пара сообщающихся сосудов, внутри - ртуть, верх одной стеклянной трубки, длиной примерно в 90 см, закрыт, там нет воздуха. В зависимости от изменений в давлении ртуть под воздействием воздуха поднимается либо опускается в стеклянной трубке, а небольшой поплавок показывает движение ртутной массы и останавливается на отметке, показывающей её уровень в миллиметрах. Норма - ртуть на отметке 760 мм рт. ст., показания выше этого значения - идет процесс повышения давления, ниже - понижения. Барометры такого типа практически не используются в обычном обиходе, ведь ртуть является опасным ядовитым веществом, конструкция барометра довольно громоздка и требует острожного отношения. Поэтому они широко применяются только в лабораторных условиях, на различных научных метеорологических станциях и в промышленности, там, где важная абсолютная точность передачи данных.

Классический барометр-анероид

(1 - корпус; 2 - гофрированная пустотелая металлическая коробочка; 3 - стекло; 4 - шкала; 5- металлическая плоская пружина; 6 - спиральная пружина; 7 - нить; 8 - передаточный механизм; 9 - стрелка-указатель )

Система работы механического барометр-анероида, в котором отсутствует какая-либо жидкость, основан на принципе воздействия давления воздуха на металл. В середине прибора располагается коробка с тонкими гофрированными стенками из металла, под силой действия воздуха стенки сжимаются или разжимаются, рычажок поворачивает стрелку в ту или иную строну. Бывают настенного и настольного типа, очень удобны и практичны в использовании, поэтому их очень часто используют в домашних условия, в офисах и различных учреждениях.

Электронный барометр

Электронный (или цифровой) барометр - современная разновидность данного прибора, линейные показатели обычного барометра-анероида преобразовываются в электронный сигнал, который обрабатывается микропроцессором и выводится на жидкокристаллический экран. Имеет компактные размеры, прост и удобен в использовании, например, для рыбалки, туризма или как дачный вариант.

На данный момент уже существует цифровой вариант барометров, которые встроены как дополнительная функция в мобильное устройство или в часы-барометры.

19.06.2015

Давление воздуха изменяется в широких пределах. Если оно больше 760 миллиметров ртутрного столба, то считается повышенным , если меньше – то пониженным .

Наблюдения за изменением атмосферного давления позволяют предсказывать погоду. Например, при повышении давления в зимний период погода становится морозней, а летом – жаркой. Пониженное атмосферное давление способствует появлению облачности, выпадению осадков. Поэтому постоянно знать величину атмосферного давления и контролировать его изменения необходимо не только ученым, медикам, но и всем нам.

Атмосферное давление

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, а также в Паскалях и гектоПаскалях. Принято считать нормальным давление, которое равно 760 мм рт. ст. (1013,25 гПа) .

Атмосферное давление, как правило, изменяется в зависимости от изменений погодных условий. Зачастую давление падает перед ненастной погодой, повышается – перед хорошей. Ведение учета изменения давления позволяет определить перемещение циклонов и направление ветров.

На самочувствие человека, проживающего долгое время в определенной местности, изменение характерного давления зачастую не влияет. В случаях, когда происходят непериодические колебания атмосферного давления, даже у здоровых людей появляется головная боль, падает работоспособность и ощущается тяжесть тела.

Изменение атмосферного давления также влияет на многие технологические процессы. Например, при переработке нефтепродуктов, где давление является одним из основных контролируемых технических параметров; хлебо-булочное производство, где показания давления сильно влияют на влажность полуфабрикатов из теста; в авиационной промышленности это очень важный параметр, оказывающий влияние на сроки и условия эксплуатации.

Приборы для измерения атмосферного давления

На сегодняшний день существует несколько видов барометров, с помощью которых осуществляют измерение давления воздуха:

• Ртутный сифонный барометр – представляет У-образную, наполненную ртутью трубку с открытым и запаянным концом.
• Ртутный чашечный барометр – состоит из вертикальной, наполненной ртутью трубки, верхний конец которой запаян, а нижний находится в специальной чашечке с ртутью.
• Барометр-анероид – является безвоздушной металлической коробкой с волнообразными стенками.
• Барограф – самопищущий прибор, который применяют для наблюдения за барометрическим давлением в определенные промежутки времени.
• Электронный барометр – цифровой прибор, работающий по принципу обычного анероида или по принципу измерения давления воздуха на чувствительный кристалл.

Ртутные барометры являются более точными и надежными по сравнению с анероидами, по ним проверяют работу других видов барометров. Высота давления в них определяется по высоте столба ртути. Метеорологические станции оборудованы чашечными барометрами.

Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра

Атмосферное давление измеряется не только с помощью различных видов барометров, но и такими универсальными цифровыми приборами, как термогигрометры. Несмотря на то, что основная задача данных устройств – определение относительной влажности и температуры, они прекрасно справляются и с измерением давления воздуха, показывая максимально точные величины. Поэтому такие многофункциональные приборы приобрести намного выгоднее, чем устаревшие барометры и психрометры.

АО «ЭКСИС» предлагает Вашему вниманию огромный ассортимент электронных измерителей давления и других контрольно-измерительных приборов высокого качества и всегда по доступным ценам.

В частности, в нашей копании Вы сможете приобрести следующие модели термогигрометров:

Все модели термогигрометров имеют интерфейс связи с ПК посредством USB, RS-232 и могут крепиться к стене.

Поправка коэффициента рк значению температуры воздуха

5. Методы измерения температуры воздуха и оценки температурных условий

5.2. Изучение температурных условий

Результаты изучения температурных условий в учебной аудитории

6. Гигиеническое значение, методы измерения и оценки влажности воздуха

6.1. Гигиеническое значение и оценка влажности воздуха

Максимальное напряжение водяных паров при разных температурах воздуха,

Максимальное напряжение водяных паров надо льдом при температурах ниже 0о,

6.2. Измерение влажности воздуха

Величины психрометрических коэффициентов а в зависимости от скорости движения воздуха

(При скорости движения воздуха 0,2 м/с)

7. Гигиеническое значение, методы измерения и оценки направления и скорости движения воздуха

7.1. Гигиеническое значение движения воздуха

7.2. Приборы для определения направления и скорости движения воздуха

Скорость движения воздуха (при условии скорости менее 1 м/с) с учетом поправок на температуру воздуха при определении с помощью кататермометра

Скорость движения воздуха (при условии скорости более 1 м/с) при определении с помощью кататермометра

Шкала скорости движения воздуха в баллах

8. Гигиеническое значение, методы измерения и оценки теплового (инфракрасного) излучения

8.1. Гигиеническое значение теплового (инфракрасного) излучения

Соотношение прямой и рассеянной солнечной радиации, %

Пределы переносимости человеком тепловой радиации

8.2. Приборы для измерения и методы оценки лучистой энергии

Относительная степень черноты некоторых материалов, в долях единицы

9. Методы комплексной оценки метеорологических условий и микроклимата помещений различного назначения

9.1. Методы комплексной оценки метеорологических условий и микроклимата при положительных температурах

Различные сочетания температуры, влажности и подвижности воздуха, соответствующие эффективной температуре 18,8

Результирующей температур по основной шкале

Результирующей температур по нормальной шкале

9.2. Методы комплексной оценки метеорологических условий и микроклимата при отрицательных температурах

Вспомогательная таблица для определения теплового самочувствия (условной температуры) методом, рекомендуемым для населения

Ветрохолодовой индекс (вхи)

10. Методы физиолого-гигиенической оценки теплового состояния организма человека

Тепловое самочувствие военнослужащих до и после проведения коррекции рационов питания с целью повышения резистентности организма к холодовому воздействию

Потери воды организмом человека потоотделением (г/ч) при различных температурах и относительной влажности воздуха

11. Физиолого-гигиеническая оценка атмосферного давления

11.1. Общие гигиенические аспекты значения атмосферного давления

Характеристика форм декомпрессионной болезни по тяжести заболевания

Зоны высоты над уровнем моря в зависимости от реакции организма человека

11.2. Единицы измерения и приборы для измерения атмосферного давления

Единицы измерения атмосферного давления

Соотношение единиц измерения барометрического давления

Приборы для измерения атмосферного давления.

12. Гигиеническое значение, методы измерения интенсивности ультрафиолетового излучения и выбор доз искусственного облучения

12.1. Гигиеническое значение ультрафиолетовой радиации

12.2. Методы определения интенсивности ультрафиолетовой радиации и ее биодозы при профилактическом и лечебном облучении

Основные характеристики приборов серии «Аргус»

13. Аэроионизация; ее гигиеническое значение и методы измерения

14. Приборы для измерения показателей метеорологических и микроклиматических условий с совмещенными функциями

Режимы работы прибора ивтм -7

Требования к измерительным приборам

15. Нормирование некоторых физических факторов среды обитания в различных условиях жизнедеятельности человека

Характеристика отдельных категорий работ

Допустимые величины интенсивности теплового облучения поверхности тела

Критерии допустимого теплового состояния человека (верхняя граница)*

Критерии допустимого теплового состояния человека (нижняя граница)*

Критерии предельно допустимого теплового состояния человека (верхняя граница)* для продолжительности не более трех часов за рабочую смену

Критерии предельно допустимого теплового состояния человека (верхняя граница)* для продолжительности не более одного часа за рабочую смену

Допустимая продолжительность пребывания работающих в охлаждающей среде при теплоизоляции одежды 1 кло*

Гигиенические требования к теплозащитным показателям

(Суммарное тепловое сопротивление) головных уборов, рукавиц и обуви

Применительно к метеорологическим условиям различных климатических регионов

(Физическая работа категории iIа, время непрерывного пребывания на холоде – 2 часа)

Значения тнс-индекса (оС), характеризующие микроклимат как допустимый в теплый период года при соответствующей регламентации продолжительности пребывания

Рекомендуемые величины интегрального показателя тепловой нагрузки среды

Классы условий труда по показателям микроклимата для рабочих помещений

Охлаждающим микроклиматом

Классы условий труда по показателю температуры воздуха, °с (нижняя граница), для открытых территорий в зимний период года применительно к категории работ Iб

Классы условий труда по показателю температуры воздуха, °с (нижняя граница), для открытых территорий в зимний период года применительно к категории работ iIа-iIб

Классы условий труда по показателю температуры воздуха, °с (нижняя граница) для неотапливаемых помещений применительно к категории работ Iб

Классы условий труда по показателю температуры воздуха, °с (нижняя граница) для неотапливаемых помещений применительно к категории работ Па-Пб

Взаимосвязь между средневзвешенной температуры кожи человека, его физиологическим состоянием и типом погоды и оценка типов погоды для отдыха, лечения и туризма

Характеристика классов погоды момента при положительной температуре воздуха

Характеристика классов погоды момента при отрицательной температуре воздуха

Физиолого-климатическая типизация погод теплого времени года

Журнал регистрации сведений о погодных условиях в______________

Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в помещениях жилых зданий

Гигиенические требования к параметрам микроклимата основных помещений закрытых плавательных бассейнов

Уровни уф-а излучения (400-315 нм)

2.2.4. Гигиена труда. Физические факторы

2. Нормируемые показатели аэроионного состава воздуха

3. Требования к проведению контроля аэроионного состава воздуха

4. Требования к способам и средствам нормализации аэроионного состава воздуха

Термины и определения

Библиографические данные

Классификация условий труда по аэроионному составу воздуха

16. Ситуационные задачи

16.1. Ситуационные задачи по расчету прогноза состояния здоровья людей в зависимости от температуры наружного воздуха

Ультрафиолетового облучения с помощью биодозиметра

16.5. Ситуационные задачи по определению регламентов облучения ультрафиолетовым излучением в фотариях

17. Литература, нормативные и методические материалы

17.1. Библиография

17.2. Нормативные и методические документы

Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений: СанПиН 2.2.4.1294-03

Гигиенические требования к размещению, устройству, оборудованию и эксплуатации больниц, родильных домов и других лечебных стационаров: СанПиН 2.1.3.1375-03.

Психрометрическая будка (будка Вильде) с закрытой психрометрической цинковой клеткой

Психрометрическая будка (будка Вильде, английская будка)

Вспомогательная величина а при определении средней радиационной температуры табличным методом в.В. Шиба

Вспомогательная величина в при определении средней радиационной температуры табличным методом в.В. Шиба

Нормальная шкала эффективных температур

Единицы измерения атмосферного давления

Обозначение единицы	Соотношение с единицей системы СИ – паскалем (Па) и другими
Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.)	1 мм. рт. ст. = 133,322 Па
Миллиметр водного столба (мм вод. ст.)	1 мм вод. ст. = 9,807 Па
Атмосфера техническая (ат)	1 ат = 9,807  10 4 Па
Атмосфера физическая (атм)	1 атм = 1,033 ат = 1,013  10 4 Па
	1 тор = 1 мм рт. ст.
Миллибар (мб)	1 мб = 0,7501 мм рт. ст. = 100 Па

Таблица 24

Соотношение единиц измерения барометрического давления

			мм рт. ст.		мм вод. ст.
Паскаль, Па
Атмосфера нормальная, атм
Миллиметр ртутного столба, мм рт. ст.
Миллибар, мб
Миллиметр водного столба, мм вод. ст.

Из приведенных в таблицах 23 и 24 единиц измерения наибольшее распространение в России получили мм. рт. ст. имб . Для удобства пересчетов в необходимых случаях можно использовать следующее соотношение:

760 мм рт. ст. = 1013мб = 101300Па (36)

Более простой способ:

Мб = мм. рт. ст.(37)

Мм рт. ст. = мб(38)

Приборы для измерения атмосферного давления.

В гигиенических исследованиях применяются два типа барометров :

жидкостные барометры ;

металлические барометры – анероидные .

Принцип работы различных модификаций жидкостных барометров основан на том, что атмосферное давление уравновешивает определенной высоты столб жидкости в запаянной с одного конца (верхнего) трубке. Чем меньше удельный вес жидкости, тем выше столб последней, уравновешиваемый давлением атмосферы.

Наибольшее распространение получили ртутные барометры , так как высокий удельный вес жидкой ртути позволяет сделать прибор более компактным, что объясняется уравновешиванием давления атмосферы менее высоким столбом ртути в трубке.

Используются три системы ртутных барометров:

чашечные ;

сифонные ;

сифонно-чашечные .

Указанные системы ртутных барометров схематически представлены на рисунке 35.

Станционные чашечные барометры (рисунок 35). В этих барометрах в чашку, заполненную ртутью, помещается запаянная сверху стеклянная трубка. В трубке над ртутью образуется так называемая торичеллиевая пустота. Воздух в зависимости от состояния обусловливает то или иное давление на ртуть, находящуюся в чашке. Таким образом, уровень ртути устанавливается на ту или иную высоту в стеклянной трубке. Именно данная высота будет уравновешивать давление воздуха на ртуть в чашке, а значит отражать атмосферное давление. Высоту уровня ртути, соответствующую атмосферному давлению, определяют по так называемой компенсированной шкале, имеющейся на металлической оправе барометра. Изготавливаются чашечные барометры со шкалами от 810 до 1110 мб и от 680 до 1110 мб.

Рис. 35. Чашечный барометр (слева) А – шкала барометра; Б – винт; В – термометр; Г – чашечка со ртутью Ртутный сифонный барометр (справа) А – верхнее колено; В – нижнее колено; Д – нижняя шкала; Е – верхняя шкала; Н – термометр; а – отверстие в трубке

В отдельных модификациях имеются две шкалы – в мм рт. ст. и мб. Десятые доли мм рт. ст. или мб отсчитываются по подвижной шкале – нониусу. Для этого необходимо винтом установить нулевое деление шкалы нониуса на одной линии с вершиной мениска ртутного столба, отсчитать число целых делений миллиметров ртутного столба по шкале барометра и число десятых до-лей миллиметра ртутного столба до первой отметки шкалы нониуса, совпадающей с делением основной шкалы.

Пример. Нулевое деление шкалы нониуса находится между 760 и 761 мм рт. ст. основной шкалы. Следовательно, число целых делений равно 760 мм рт. ст. К этой цифре необходимо прибавить число десятых долей миллиметра ртутного столба, отсчитанных по шкале нониуса. Первым с делением основной шкалы совпадает 4-е деление шкалы нониуса. Барометрическое давление равно 760 + 0,4 = 760,4 мм рт. ст.

Как правило, в чашечные барометры встроен термометр (ртутный или спиртовый в зависимости от предполагаемого диапазона температуры воздуха при исследованиях), так как для получения окончательного результата необходимо специальными расчетами привести давление к стандартным условиям температуры (0С) и барометрического давления (760 мм рт. ст.).

В чашечных экспедиционных барометрах перед наблюдением предварительно с помощью специального винта, расположенного в нижней части прибора, устанавливают уровень ртути в чашке на нулевую отметку.

Сифонные и сифонно-чашечные барометры (рисунок 35). В этих барометрах величина атмосферного давления измеряется по разнице высот ртутного столба в длинном (запаянном) и коротком (открытом) коленах трубки. Данный барометр позволяет производить измерение давления с точностью до 0,05мм рт. ст . При помощи винта в нижней части приборов уровень ртути в коротком (открытом) колене трубки приводят к нулевой точке, а затем отсчитывают показания барометра.

Сифонно-чашечный инспекторский барометр. Данный прибор имеет две шкалы: слева в мб и справа в мм рт. ст. Для определения десятых долей мм рт. ст. служит нониус. Найденные значения атмосферного давления, как и при работе с другими жидкостными барометрами, необходимо с помощью вычислений или специальных таблиц привести к 0С.

На метеорологических станциях в показания барометров вводят не только температурную поправку, но и так называемую постоянную поправку: инструментальную и поправку на силу тяжести.

Устанавливать барометры следует в отдалении или изолированно от источников теплового излучения (солнечное излучение, нагревательные приборы), а также в отдалении от дверей и окон.

Металлический барометр-анероид (рисунок 36). Данный прибор особенно удобен при проведении исследований в экспедиционных условиях. Однако этот барометр перед использованием должен быть выверен по более точному ртутному барометру.

Рис. 36. Барометр-анероид

Рис. 37. Барограф

Принцип устройства и действия барометра-анероида очень прост. Металлическая подушечка (коробка) с гофрированными (для большей эластичности) стенками, из которой удален воздух до остаточного давления 50-60 мм рт. ст., под воздействием давления воздуха изменяет свой объем и в результате деформируется. Деформация передается по системе рычажков стрелке, которая и указывает на циферблате атмосферное давление. На циферблате барометра анероида вмонтирован изогнутой формы термометр в связи с необходимостью, как указывалось выше, приведения результатов измерения к 0С. Градуировка циферблата может быть в мб или в мм рт. ст. В некоторых модификациях барометра-анероида имеются две шкалы – как в мб, так и в мм рт. ст.

Анероид-высотомер (альтиметр). В измерении высоты по уровню атмосферного давления заложена закономерность, согласно которой между давлением воздуха и высотой имеется зависимость, весьма близкая к линейной. То есть при подъеме на высоту пропорционально снижается атмосферное давление.

Данный прибор предназначен для измерения атмосферного давления именно на высоте и имеет две шкалы. На одной из них нанесены величины давления в мм рт. ст. или мб, на другой – высота в метрах. На летательных аппаратах применяют альтиметры с циферблатом, на котором по шкале определяется высота полета.

Барограф (барометр-самописец). Данный прибор предназначен для непрерывной регистрации атмосферного давления. В гигиенической практике применяются металлические (анероидные) барографы (рисунок 37). Под влиянием изменений атмосферного давления пакет соединенных вместе анероидных коробок в результате деформации оказывает влияние на систему рычажков, а через них на специальное перо с незасыхающими специальными чернилами. При увеличении атмосферного давления анероидные коробки сжимаются и рычажок с пером поднимается кверху. При уменьшении давления анероидные коробки с помощью помещенных внутри их пружин расширяются и перо чертит линию книзу. Запись давления в виде непрерывной линии вычерчивается пером на градуированной в мм рт. ст. или мб бумажной ленте, помещенной на цилиндрический вращающийся с помощью механического завода барабан. Используются барографы с недельным или суточным заводом с соответствующими градуированными лентами в зависимости от цели, задач и характера исследований. Выпускаются барографы с электрическим приводом, вращающим барабан. Однако на практике данная модификация прибора менее удобна, так как ограничивается его использование в экспедиционных условиях. Для устранения температурных влияний на показания барографа в них вставляется биметаллические компенсаторы, автоматически осуществляющие коррекцию (поправку) движения рычажков в зависимости от температуры воздуха. Перед началом работы рычажок с пером с помощью специального винта устанавливается в исходное положение, соответствующее времени, обозначенном на ленте и на уровень давления, измеренный точным ртутным барометром.

Чернила для записи барограмм можно приготовить по следующей прописи:

Приведение объема воздуха к нормальным условиям (760 мм рт. ст., 0  С). Данный аспект измерения барометрического давления весьма важен при измерении концентраций загрязняющих веществ в воздухе. Игнорирование указанного аспекта может обусловить значительные ошибки в расчетах концентраций вредных веществ, которые могут достигать 30 и более процентов.

Приведение объема воздуха к нормальным условиям производится по формуле:

Пример . Для измерения концентрации пыли в воздухе через бумажный фильтр с помощью электрического аспиратора пропущено 200 л воздуха. Температура воздуха в период его аспирации составляла- +26 С, барометрическое давление - 752 мм рт. ст. Необходимо привести объем воздуха к нормальным условиям, то есть к 0С и 760 мм рт. ст.

Подставляем в формулу Х значения соответствующих параметров примера и рассчитываем искомый объем воздуха при нормальных условиях:

Таким образом, при расчете концентрации пыли в воздухе необходимо учитывать объем воздуха именно 180,69 л , а не 200л .

Для упрощения расчетов объема воздуха при нормальных условиях можно пользоваться поправочными коэффициентами на температуру и давление (таблица 25) или рассчитанными готовыми величинами формулы 39 и(таблица 26).

Таблица 25

Поправочные коэффициенты на температуру и давление для приведения объема воздуха к нормальным условиям

(температура 0 о

	Барометрическое давление, мм рт. ст.

Окончание таблицы 25

	Барометрическое давление, мм рт. ст.

Таблица 26

Коэффициенты для приведения объемов воздуха к нормальным условиям

(температура 0 о С, барометрическое давление 760 мм рт. ст.)

		мм рт. ст.				мм рт. ст.

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 м 2 . 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).

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).

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.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:

1. Образцовые.
2. Рабочие.

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Перечислим основные места использования приборы для измерения давления в:

• Газо- и нефтедобывающей промышленности.
• Теплотехнике для контроля давления энергоносителя в трубопроводах.
• Авиационной отрасли промышленности, автомобилестроении, сервисном обслуживании самолетов и автомобилей.
• Машиностроительной отрасли при применении гидромеханических и гидродинамических узлов.
• Медицинских устройствах и приборах.
• Железнодорожном оборудовании и транспорте.
• Химической отрасли промышленности для определения давления веществ в технологических процессах.
• Местах с применением пневматических механизмов и агрегатов.