Какие бывают приборы давления
Содержание статьи
Приборы для измерения давления. Виды и работа. Применение
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 м2. Применяют приборы для измерения давления.
Виды и работа
Приборы для измерения давления, 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.
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).
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.
Рис-5
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
В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.
Рис-6
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:
- Образцовые.
- 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.
Похожие темы:
- Датчики давления. Виды и работа. Как выбрать и применение
- Тензометрические датчики (Тензодатчики). Виды и работа. Устройство
Источник
Классификация приборов давления
В зависимости от назначения приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы:
- Манометры — для измерения избыточного давления.
- Вакуумметры — для измерения вакуумметрического давления (вакуума).
- Мановакуумметры — для измерения вакуумметрического и избыточного давлений.
- Барометры — для измерения атмосферного давления.
- Баровакуумметры — для измерения абсолютного давления.
- Дифференциальные манометры — для измерения разности давлений.
По принципу действия все приборы для измерения давления можно разделить на:
- Жидкостные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается весом столба жидкости, а изменение уровня жидкости в сообщающихся сосудах служит мерой давления, называются жидкостными. К этой группе относятся чашечные и U-образные манометры, диффманометры и др.
- Грузопоршневые — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается усилием, создаваемым калиброванными грузами, воздействующими на свободно передвигающийся в цилиндре поршень.
- Приборы с дистанционной передачей показаний — приборы, в которых используются изменения тех или иных электрических свойств вещества (электрического сопротивления проводников, электрической емкости, возникновение электрических зарядов на поверхности кристаллических минералов и др.) под действием измеряемого давления. К таким приборам относятся манганиновые манометры сопротивления, пьезоэлектрические манометры с применением кристаллов кварца, турмалина или сегнетовой соли, емкостные манометры, ионизационные манометры и др.
- Пружинные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления. Благодаря простоте конструкции и удобству пользования пружинные приборы получили широкое применение в технике. К этой группе относятся разнообразные приборы, отличающиеся по виду пружин:
Манометры с трубчатой пружиной
Трубчатые пружины представляют собой кругообразно согнутые трубки с овальным поперечным сечением. Давление измеряемой среды воздействует на внутреннюю сторону этой трубки, в результате чего овальное поперечное сечение принимает почти круглую форму. В результате искривления пружинной трубки возникают напряжения в кольцах трубки, которые разгибают пружину. Незажатый конец пружины выполняет движение, пропорциональное величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу. Для измерений давления до 60 или 100 кгс/см2 применяются, как правило, согнутые с углом витка около 270°, кругообразные пружины. Для измерений давления с более высокими значениями используются пружины с несколькими лежащими друг над другом витками и одинаковым витковым диаметром (винтовая пружина) или со спиралеобразными витками, лежащими в одной плоскости (плоская спиральная пружина).
Манометры с пластинчатой пружиной
Пластинчатые пружины представляют собой тонкие гофрированные мембраны кругообразной формы, которые зажимаются или привариваются по краю между двумя фланцами и вступают в соприкосновение с измеряемой средой только с одной стороны. Вызванный в результате такого соприкосновения прогиб пропорционален величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу. Пластинчатые пружины обладают сравнительно высоким перестановочным усилием. В результате кольцеобразного крепления пластинчатые пружины менее восприимчивы к вибрациям по сравнению с трубчатыми пружинами, однако погрешность показаний при изменениях температуры у них больше. Благодаря опорам для мембран достигается повышенная стойкость к перегрузкам. Покрытия или фольга, наносимые на поверхность пластинчатых пружин обеспечивают защиту от коррозийных измеряемых сред. Широкие соединительные отверстия или открытые соединительные фланцы, а также возможности по промывке делают пластинчатые пружины, особенно пригодными при работе с высоковязкими, загрязненными или кристаллизующимися веществами.
Манометры с коробчатой пружиной
Давление измеряемой среды воздействуют на внутреннюю сторону коробки, состоящей из двух кругообразных, гофрированных, герметично прилегающих друг к другу мембран. Возникающее под давлением поступательное движение пропорционально величине давления. Движение передается на шкалу с помощью стрелочного механизма. Манометры с коробчатой пружиной особенно пригодны для измерений давления газообразных сред. Защита от перегрузки возможна только в определенных границах. Для повышения чувствительности в манометре может устанавливаться ряд коробчатых пружин («пакет» коробчатых пружин).
Баровакуумметры — манометры абсолютного давления. Данные приборы используются для измерений давления независимо от колебаний атмосферного давления окружающей среды. В соответствии с различными сферами применения и диапазонами показаний, манометры для измерений абсолютного давления изготавливаются согласно принципам измерений и формам чувствительных элементов, которые применяются в манометрах для измерения относительного давления. Давление измеряемой среды определяется по отношению к базовому давлению, которое равняется абсолютному давлению с величиной 0 (=абсолютный вакуум). Это означает, что на стороне измерительного элемента, не соприкасающейся с измеряемой средой, должно присутствовать базовое давление. Присутствие базового давления при использовании соответствующей формы пружин достигается посредством вакуумирования и герметизации соответствующей измерительной камеры или облегающего корпуса. Передача движения измерительного элемента и индикация давления осуществляются аналогично выше описанным манометром относительного давления
Дифференциальные манометры применяются для измерений разницы между двумя отдельными давлениями. Базовым давлением является то, которое присутствует на стороне, взятой за эталонную. В качестве чувствительных элементов используются пружины тех же форм, что и в манометрах относительного давления. Как правило, чувствительные элементы подвергаются воздействию давления с обеих сторон. Установленная таким образом разность давлений передается с помощью стрелочного механизма непосредственно на шкалу. Если измеряемые давления одинаковы, измеряемый элемент остается неподвижным и показания прибора отсутствуют. Измерение низких разностных давлений возможно даже при высоком статическом давлении. Защита от высоких перегрузок обеспечивается с помощью пластинчатых чувствительных элементов. При выборе манометра следует учитывать допустимое статическое (рабочее) давление, а также максимально допустимую перегрузку со стороны «+» и «-». Для преобразования деформации чувствительного элемента в показания стрелки используются принципы, аналогичные принципам действия манометров избыточного давления.
По метрологическому назначению измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие.
- Образцовыми измерительными приборами называются приборы, предназначенные для поверки других измерительных приборов. Образцовые манометры имеют следующие классы точности:
0,05; 0,2 — грузопоршневые манометры;
0,16; 0,25; 0,4 — пружинные манометры.
- Рабочими измерительными приборами называются все измерительные приборы, служащие для непосредственных измерений. Рабочие манометры имеют классы точности 0,4; 06; 1; 1,5; 2,5; 4.
Источник
Как подобрать тонометр и как правильно измерять артериальное давление
23 февраля 2020 37 130 тыс.
Сегодня поговорим о тонометрах или приборах для измерения давления и разберем основные правила измерения давления в домашних условиях.
Тонометры бывают:⠀
- механические (ртутные и анероидные)
- электронные (автоматические и полуавтоматические)
По месту измерения давления выделяют:
- плечевые
- запястные
- на палец (пульсоксиметр — прибор, который позволяет оценить концентрацию кислорода в крови и пульс).
Механические тонометры
Обладают высокой точностью. В ежедневной медицинской практике используются анеироидные приборы, которые практически вытеснили классические ртутные тонометры.
Для правильного измерения давления механическим тонометром требуются определённые навыки и помощь третьего лица.
Электронные тонометры
Измерять давление дома или на работе лучше электронным тонометром. Главные достоинства — удобство и простота использования, а для проведения измерения не требуется посторонняя помощь.
Отличие полуавтоматического тонометра — отсутствие встроенного компрессора. Поэтому использование этого прибора требует ручного нагнетания воздуха в манжету. В остальном он практически не отличается от автоматического тонометра.
Приборы для измерения давления могут работать от сети или автономно от батареек.
Существует широкий выбор различных моделей тонометров:
- с индикатором высокого давления и аритмии
- с подсчётом среднего значения
- с поддержкой интеллектуального измерения
- с голосовым озвучиванием показателей
- с подсветкой дисплея и кнопок
- со встроенной памятью
- с поддержкой нескольких пользователей для сохранения измерений
- с датчиком движения
- с индикатором правильной фиксации манжеты
- с двойной проверкой точности
- с USB-выходом и возможностью подключения к компьютеру
- с поддержкой Bluetooth и возможностью подключения к смартфону
Как определиться с диаметром необходимой манжеты?
Нужно помнить, что с неправильно подобранной манжетой снижается точность измерения. При измерениии манжетой размера меньше необходимого финальный результат может быть ложно повышенным и наоборот — с манжетой большего диаметра результаты будут ниже истинных.
Чтобы определиться с размером нужной манжеты нужно измерить окружность плеча на середине между плечевым и локтевым суставами с помощью сантиметровой ленты. Выберите манжету, размер которой включает результат измерения.
- 15-22 см — эта маленькая манжета, подходит для измерения давления у детей и подростков.
- 22-32 см — манжета среднего размера. Обычно именно эта манжета идёт в комплекте к электронному тонометру. Подходит для лиц без лишнего веса и избыточно развитой мускулатуры.
- 32-42 см — большая манжета. Используется у спортсменов и лиц с лишним весом или ожирением.
Оптимальная ширина рукава (манжеты) составляет 40% длины плеча или от 12 до 14 см. Если под рукой нет сантиметровой ленты или линейки — есть способ определить оптимальный размер «на глаз». Подходящая манжета покрывает примерно 2/3 расстояния от плеча до локтя человека.
В линейке современных тонометров есть модели с универсальными манжетами диаметром от 22 до 42 см, что позволяет измерять давление всем членам семьи, за исключением самых младших. Для них необходима манжета маленького диаметра (15-22 см).
Запястный тонометр: что нужно знать?
Это прибор для измерения давления, который обладает рядом преимуществ:⠀
- автоматический
- не требует посторонней помощи;
- компактный;
- портативный.
Однако есть существенные недостатки:
- возрастное ограничение — до 40-45 лет;
- высокая погрешность результатов;
- высокая изменчивость показателей (до 8-20 мм рт.ст. при смене положения запястья относительно сердца на 10 см);
- длина манжеты рассчитана на окружность запястья до 21 см.
Исходя из перечисленных плюсов запястный тонометр предпочитают приобретать активные люди, спортсмены и путешественники, уделяющие внимание своему здоровью.
Использование запястных приборов не рекомендовано экспертами, однако может быть рассмотрено как альтернатива у лиц с ожирением и большой окружностью плеча, когда подобрать плечевую манжету сложно из-за конусовидной формы плеча.
Если вы обладатель запястного тонометра, четко следуйте инструкции производителя при проведении измерения давления. Это поможет снизить вероятность неверных измерений.
В случае сомнений или несоответствия самочувствия полученным результатам — используйте плечевой тонометр.
Как правильно измерять артериальное давление?
Основные правила при измерении давления просты:
- Измеряйте давление в комфортной спокойной обстановке (тихая комната, выключенный ТВ) после 5-минутного отдыха. Увеличьте это время до 15-30 минут, если перед измерением у вас была физическая или эмоциональная нагрузка.
- Измеряйте давление утром сразу после сна, не вставая с постели, и вечером перед сном.
- За 30-60 минут до измерения не курите, не пейте чай/кофе, др. кофеинсодержащие и тонизирующие напитки, не употребляйте алкоголь.
- За 20-40 минут до измерения не кушайте.
- Не используйте препараты, которые суживают сосуды — глазные капли или капли в нос.
- Если необходимо — сходите в туалет до измерения.
Перед измерением:
- Займите удобное положение — присядьте на стул/кресло со спинкой;
- Освободите плечо от одежды, а руку и запястье от сдавливающих браслетов, часов, повязок и т.п.
На какой руке измерять давление?
Первый раз измерение необходимо проводить на обеих руках. Далее — на той руке, где давление выше. В норме разница полученных результатов не превышает 10 мм рт.ст.
- Наложите манжету подходящего вам диаметра (или выберите универсальную 22-42 см) на свободное от одежды плечо.
- Нижний край манжеты должен располагаться на 2-3 см (2 пальца) выше сгиба локтя.
- Рука с манжетой должна удобно лежать на плоской поверхности (стол, тумба, быльце кресла) и находиться на уровне сердца.
Во время измерения:
- Не двигайтесь
- Не разговаривайте
- Не напрягайте спину и держите ее прямо
- Не скрещивайте ноги, обе стопы должны устойчиво стоять на полу
После измерения:
- Проведите 2 последовательных измерения с 2-3 минутным интервалом.
- Если результаты отличаются больше, чем на 10 мм рт.ст. — повторите измерение ещё раз.
- Среднее арифметическое 2х последних измерений и будет соответствовать уровню вашего давления.
Эксперты рекомендуют измерять давление с помощью автоматического или полуавтоматического прибора, который соответствует международным стандартам AAMI/ESH/ISO.
О том, какие цифры артериального давления считаются нормой я писала в отдельной статье.
Ошибки во время измерения давления и их влияние на результат
Какие самые частые ошибки происходят при измерении давления?
Неправильный выбор манжеты. Лицам старше 45 лет с атеросклерозом сосудов не рекомендуется использовать запястный тонометр для измерения давления. Лучший выбор для самостоятельного измерения — автоматический тонометр с плечевой манжетой!
- Неправильный выбор диаметра манжеты. Не поленитесь измерить обхват вашей руки, чтобы правильно подобрать размер необходимой манжеты или используйте для измерения давления прибор с универсальным размером манжеты для взрослых (от 22 до 42 см).
- Неправильное положение руки. Не пренебрегайте советами по расположению руки с манжетой на уровне сердца с обязательной опорой.
- Неправильное положение тела. Не скрещивайте и не поджимайте под себя ноги! Расслабьте спину!
- Неправильно наложенная манжета. Освободите руку от одежды и украшений для проведения измерения. Не закатывайте рукав рубашки или свитера — это может исказить результаты!
- Измерение проводится в спешке. По возможности проводите измерение в спокойной обстановке!
- Нарушена подготовка к измерению. Отложите измерение на 30 минут, если вы употребляли кофеинсодержащие или тонизирующие напитки, энергетики, принимали пищу или курили. Также, сделайте паузу после физической или эмоциональной нагрузки, приема глазных или назальных капель.
- Многократные повторные измерения давления. Для оценки уровня давления или эффективности назначенного лечения вполне достаточно 2 измерений в день — утром и вечером. Не стоит проводить измерения каждые несколько часов, просыпаться ночью или наоборот оттягивать момент отхода ко сну ради проведения дополнительных измерений. Чаще всего достоверность полученных результатов будет низкая.
Эти несложные советы помогут избежать ложных результатов при измерении давления, а вашему доктору — правильно оценить состояние и определить необходимые методы профилактики или лечения в случае необходимости.⠀
Как образ жизни влияет на цифры?
Берегите себя и своих близких!
Источник