7. Приборы для измерения давления жидкости

7.1. Классификация приборов

Измерение давления необходимо практически в любой области науки и техники как при изучении про­исходящих в природе физических процессов, так и для нормального функционирования технических устройств и технических процессов, созданных человеком.

Приборы для измерения давления жидкости весьма разнообразны. Они классифицируются по следующим признакам:

1) По характеру измеряемой величины различают:

а) приборы для измерения атмосферного давления P_атм - барометры;

б) приборы для измерения разности абсолютного и атмосферного давлений, т.е. избыточного давления Р_изб и вакуума Р_вак. Приборы, измеряющие избыточное дав­ление, называют манометрами, приборы, измеряющие вакуум - вакуумметрами.

Приборы, которыми можно измерять избыточное дав­ление и вакуум, называют мановакуумметрами;

в) приборы для измерения абсолютного давления Р_абс - манометры абсолютного давления. Абсолютное давление можно измерять также с помощью барометра и манометра, если измеряемое давление больше атмос­ферного, а также барометра и вакуумметра, если изме­ряемое давление меньше атмосферного. Манометры аб­солютного давления обычно применяют для измерения малых абсолютных давлений;

г) приборы для измерения разности давлений - дифференциальные манометры;

д) приборы для измерения малого избыточного дав­ления и вакуума - микроманометры;

2) По принципу действия приборы различают:

а) жидкостные;

б) пружинные (деформационные);

в) поршневые;

г) электрические;

д) комбинированные.

Жидкостные приборы основаны на гидростатическом принципе, заключающемся в том, что измеряемое давле­ние уравновешивается давлением, создаваемым весом стол­ба жидкости, высота которого служит мерой давления.

Пружинные (деформационные) приборы основаны на применении закона Гука

l = 1/E * (l * F) / S,

где l - удлинение образца под действием внешней силы F, м;

l - первоначальная длина образца, м;

S - площадь поперечного сечения образца, м²;

1/Е - коэффициент пропорциональности, м²/Н. Сила давления деформирует упругий элемент - пру­жину, которая может быть полой трубкой, мембраной, сильфоном и т.п.

Деформация упругого элемента, вызванная давлени­ем, по закону Гука пропорциональна давлению и слу­жит его мерой.

Поршневые приборы основаны на законе равновесия твердого тела, находящегося под воздействием жидкости. Сила измеряемого давления жидкости, приложенная к поршню прибора, уравновешивается внешней силой, ве­личина которой служит мерой давления. В том случае, когда внешней силой является вес грузов, нагружающих поршень, приборы называются грузопоршневыми.

Электрические приборы основаны на использовании пропорциональности между изменением некоторых элек­трических свойств материалов (например, сопротивления) и изменением давления.

К комбинированным относятся приборы, принцип действия которых носит смешанный характер (например, электромеханические приборы).

Основными характеристиками приборов, измеряю­щих давление, являются:

а) класс точности,

б) диапазон изме­ряемых давлений,

в) чувствительность,

г) линейность

д) быст­родействие.

Линейность прибора - линейная зависимость между измеряемой величиной и показанием прибора.