Какие есть устройства для измерения 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 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.
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
Виды тонометров: устройство и принцип действия, популярные марки тонометров
Артериальное давление – один из важнейших показателей здоровья человека. Если оно часто повышается, то это уже заболевание, а большое превышение нормы несет опасность для жизни. Почти половина человечества страдает гипертонией — требуется постоянно контролировать давление. Поэтому так важно иметь под рукой тонометр. Разберемся, какие виды тонометров удобны в применении и как выбрать самый лучший и недорогой.
Какие тонометры бывают
Тонометр – это специальный прибор для замера кровяного давления. Показатели высвечиваются сразу и дают полную информацию об уровне давления крови и ритма сердца. Любые отклонения от нормы проявляются неприятными симптомами: головной болью, тошнотой, головокружением.
Современный рынок радует различными приборами для измерения рассматриваемых показателей. Различаются они набором выполняемых функций, точностью показаний, габаритами и стоимостью.
Существует два вида аппаратов: механические и электронные. Первые подразделяются на полуавтоматические и автоматические. Полностью автоматизированные приборы делятся на два подвида: крепление на плече и на запястье. Все они различаются по виду и порядку измерения, также имеют плюсы и минусы. Но самыми точными и надежными считаются автоматические модели. Для домашнего применения можно приобрести любую из них, важно учитывать функциональность прибора, его стоимость и надежность.
Устройство механического тонометра и принцип работы
Механические устройства подразделяются на ртутные манометры и мембранные.
Как работает ртутный манометр?
Ртутный манометр
Самым первым прибором для замера показателей был ртутный механический. В настоящее время его практически не применяют. Но он считается самым точным прибором, измеряющим кровяное давление. От современных отличается наличием ртутной шкалы. Ее столбик поднимается до нужного числа – это и есть кровяное давление. Остальные приспособления не отличаются от современных: манжета, крепящаяся на плече, помпа для подачи воздуха, фонендоскоп для улавливания тонов. Устройство небезопасно – при неосторожном движении, шкала с ртутью может выпасть и разбиться, а ядовитая жидкость растечься по полу. Поэтому этот прибор перестали применять.
Как работает механический мембранный тонометр?
Его работа обусловлена наличием чувствительной детали – мембраны. Это гибкая пластина, которая прогибается под давлением и под действием дополнительных механизмов двигает стрелку на шкале манометра. Аппарат довольно точно отображает показатель состояния здоровья, безопасен и имеет широкий круг применения. Он считается профессиональным тонометром, им оснащены все лечебные учреждения. Для правильного использования необходимы навыки, им обучен медицинский персонал. Дома, самостоятельно трудно замерить давление, главная сложность заключается в прослушивании тонов.
Механический тонометр
Порядок замера выглядит следующим образом:
- Установить манжету на предплечье, немного выше сгиба локтя.
- Фонендоскоп поместить на сосуд в районе сгиба.
- Заполнить воздухом манжету с помощью груши.
- Выпуская постепенно воздух из манжеты специальным клапаном, слушать тоны и смотреть на стрелку.
- Первые «стуки» — это систолическое давление.
- Завершающие – диастолический показатель.
Современные производители упрощают устройство прибора. Есть модели со вставленным фонендоскопом в манжету. А у некоторых груша объединена со шкалой.
Достоинства механического тонометра перечисляются следующими факторами:
- невысокая стоимость;
- высокая точность измерения;
- простое устройство и долговечность применения.
К недостаткам прибора можно отнести:
- для измерения требуются особые навыки, тонкий слух и хорошее зрение;
- сложно замерить без помощи извне, иначе показатели будут искажены;
- нет дополнительных функций.
Для домашнего применения лучше приобрести другой вид тонометра.
Об электронных устройствах
Электронные приборы подразделяются на полуавтоматы и автоматические. Схожий принцип работы, но имеется отличие в использовании.
Как работает полуавтоматический тонометр?
Полуавтоматический тонометр
Данный вид прибора также имеет грушу и манжет, но вместо шкалы – электронный экран и кнопки для управления. Он довольно схож с механическим аппаратом, но более прост в работе. Грушей требуется заполнить манжету воздухом, а потом дождаться момента, пока тонометр сам переработает сигналы и выдаст на табло показатели крупными цифрами.
Тонометр работает от электрической сети или на батарейках. Аппарат компактен, довольно точен в показаниях и оснащен дополнительными функциями.
Плюсы прибора заключаются в следующих особенностях:
- неплохая точность, погрешность до 3 мм рт. ст;
- средняя стоимость;
- не нужно прислушиваться к «стукам» и следить за стрелкой манометра;
- компактный, его удобно возить с собой;
- в нем мало электроники и снижен риск поломок;
- оснащен такими функциями, как определение ритма сердца, способен запоминать время предыдущего замера.
Есть у прибора и отрицательные стороны:
- подача воздуха грушей повышает риск искажений в замерах, особенно тяжело это дается людям преклонного возраста;
- присутствует потребность в замене батареек, их разрядка обычно случается в неподходящее время;
- случаются и поломки, требующие ремонта в мастерской.
Но он все равно самый востребованный тонометр, используемый в быту.
Электронный тонометр: каковы его принципы работы?
Это самый дорогой прибор из всех видов тонометров. В комплект входят манжета и соединенное с ней электронное устройство. Как только надевается манжета на предплечье и нажимается кнопка, электронасос, встроенный в прибор, накачивает в нее воздух. Весь процесс замера проходит автоматически, датчики обрабатывают показатели и выдают их в цифровом изображении на экран дисплея. Тонометры довольно хрупкие и требуют бережного обращения. Удобны в применении и имеют небольшие размеры. Не нужно просить помощи извне, а просто сесть удобно и расслабиться. Работать может от сети или батареек.
Автоматический тонометр
Плюсы электронного тонометра:
- им можно измерить артериальное давление правильно, снизив риск неправильных показаний;
- погрешность измерения – 3-5 мм рт. ст;
- процедура довольно проста и доступна пожилым людям;
- малогабаритный прибор.
Но у новейшей модели тонометров имеются и минусы:
- высокая стоимость;
- наличие погрешности;
- небольшой срок службы.
У новых моделей тонометров-автоматов есть много различных функций, позволяющих отслеживать не только давление. Необходимо перечислить только самые популярные и распространенные:
- прибор напоминает о времени предыдущего пользования;
- наличие индикатора аритмии;
- наличие индикатора правильности закрепления манжеты;
- показывает усредненный результат нескольких замеров;
- автоматически отключается после окончания работы.
Есть и иные функции, такие как календарь, часы, индикаторы накачивания манжеты воздухом и многие другие.
Электронный тонометр с установкой на запястье
Среди электронных тонометров имеется модель, замеряющая давление на запястье. Этот прибор не имеет манжеты, а просто закрепляется в районе запястья, на экране выводятся показатели. Чтобы они были точными, закрепив прибор на месте, нужно сесть и расслабиться, держать руку с тонометром на уровне груди.
Устройство на запястье
Данная модель укорачивает время измерения давления и идеально подходит спортсменам, потому что они могут контролировать показатели во время тренировок. Правда имеется недостаток – это высокая погрешность во время выполнения упражнений. Медики рекомендуют использовать данную модель людям до 40 лет. У старшего поколения сосуды изнашиваются и, особенно в области запястий, что снижает достоверность измерений.
Плюсы запястного тонометра:
- небольшой вес и габариты, его можно носить с собою везде и всегда;
- простота в работе, не нужно даже раздеваться;
- возможность делать замеры в любом месте и даже на бегу;
- не нужно подбирать манжету;
- имеет много функций, доступных обычному тонометру-автомату.
Минусы запястного тонометра:
- есть ограничения в применении по возрасту;
- очень хрупкий прибор, требует бережного применения;
- при движении показывает результаты с большой погрешностью;
- высокая цена.
Покупая данный вид прибора, необходимо учитывать перечисленные недостатки и ограничения.
Как выбрать самый лучший
Зная, какие бывают тонометры для измерения кровяного давления, все их достоинства и отрицательные стороны, можно довольно легко подобрать прибор, чтобы использовать дома. Прежде чем осуществить покупку, необходимо знать некоторые нюансы:
- Какие заболевания имеет больной. От этого зависит частота применения прибора и его адаптированность к болезни.
- Может ли больной научиться применять приборы разного вида.
- Ценовая политика.
Важно предварительно определиться, какой аппарат вам нужен: по принципу работы или по месту установки. Покупать тонометр лучше в аптеке или специальном магазине медтехники. Сначала нужно проверить, есть ли инструкции на родном языке, гарантийный талон, отметка о проведенной поверке.
Также требуется осмотреть аппарат на качество сборки, как подогнаны все детали, легкость в открывании-закрывании отсека для батареек. Проверить все дополнительные функции, попросить продавца-консультанта сделать настройки.
Механический тонометр гарантирует точность измерения давления и имеет невысокую стоимость, но работать с ним должен человек, с хорошим слухом и способный научиться обращаться с прибором. Людям пожилого возраста, которые сами контролируют свое состояние, подойдет только автоматический тонометр. Он все делает сам, не требуется даже тратить силы на накачивание манжеты. Если у больного был инсульт или инфаркт, есть аритмия, у него должна иметься функция интеллектуальной чувствительности.
Самые покупаемые марки
Самые востребованные марки тонометров для измерения артериального давления производятся в многопрофильной корпорации Японии Omron, компанией AND и японской торговой маркой, работающей в сфере высоких технологий Citizen. Также большую востребованность имеют тонометры швейцарской корпорации Microlife и американской компании Meditech. Пользуются спросом и фирмы: японская – Nissei и английская – B. Well.
Список популярных марок
Среди наиболее популярных механических моделей выделяют:
- WM-61, B. Well – хорошая точность и качество манометра. Цена невысокая – 780 рублей.
Механический тонометр модели WM-61, B. Well
- Microlife BP AG 1-40 – большой манометр и размер манжеты. Имеет высокую точность показаний. Стоимость доступная – 1890 рублей.
Тонометр модели Microlife BP AG 1-40
- Ri-Can 141 – улучшенная модель для индивидуального использования. Обеспечивает максимальную точность. Цена высокая – 5950 рублей.
Среди полуавтоматических:
- Microlife BP N1Basic – улучшенное качество и точность исследуемых результатов. Цена невысокая – 1450 рублей.
- Omron S1 – надежный прибор, со множественными функциями. Средняя цена – 1640 рублей.
Полуавтоматическая модель Omron S1
- B. Well WA-22H – отличная точность и качество сборки, улучшенный дизайн, дополнительные удобства в дизайне. Невысокая цена – 1690 рублей.
Модель тонометра B. Well WA-22H
Лучшие автоматические модели:
- Microlife BP A2 Basic – качественный универсальный аппарат для всей семьи. Цена средняя – около 3 тысяч рублей. Обладает многочисленными функциями.
- Omron M2 Basic с адаптером – достоверность показаний и комфорт при работе. Им можно измерить показатели один раз, и это будет верный результат. Средняя стоимость – 2450 рублей.
Omron M2 Basic с адаптером
Кардиологи советуют, тем, кому за 40, лучше будет приобрести тонометр полуавтомат или автомат с закреплением манжеты на плечо. Молодым можно измерить давление и запястным аппаратом.
Приобретать подходящий тонометр для индивидуального применения нужно с учетом всех особенностей человека, его болезней, возраста, потребности в различных функциях. Особенно требуется прибор больным гипертонией и перенесшим инсульт, чтобы вести контроль за давлением и не допускать осложнений.
Источник