Какой прибор измеряется 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
Измерение давления
Измерение давления необходимо для управления технологическими процессами и обеспечения безопасности производства. Кроме того, этот параметр используется при косвенных измерениях других технологических параметров: уровня, расхода, температуры, плотности и так далее. В Международной системе единиц (СИ) за единицу давления принят Паскаль (Па).
В большинстве случаев первичные преобразователи давления имеют неэлектрический выходной сигнал в виде силы или перемещения и объединены в один блок с измерительным прибором. Если результаты измерений необходимо передавать на расстояние, то применяют промежуточное преобразование этого неэлектрического сигнала в унифицированный электрический или пневматический. При этом первичный и промежуточный преобразователи объединяют в один измерительный преобразователь.
В зависимости от измеряемой среды (ИС) — газ, пар или жидкость используются различные способы отбора давления. Имеются специфические особенности измерения агрессивных, вязких, высокотемпературных, низкотемпературных, «грязных» сред, в воздухопроводах, дымоходах, пылепроводах и т. д.
Для измерения давления используют манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, датчики давления, дифманометры.
В большинстве приборов измеряемое давление преобразуется в деформацию упругих элементов, поэтому они называются деформационными.
Деформационные приборы широко применяют для измерения давления при ведении технологических процессов благодаря простоте устройства, удобству и безопасности в работе. Все деформационные приборы имеют в схеме какой-либо упругий элемент, который деформируется под действием измеряемого давления: трубчатую пружину (трубка Бурдона), мембрану или сильфон.
Также существуют грузопоршневые манометры, в которых ничего не деформруется.
Наибольшее применение получили приборы с трубчатой пружиной. Их выпускают в виде показывающих манометров и вакуумметров c максимальным пределом измерений. В таких приборах с изменением измеряемого давления р трубчатая пружина / изменяет свою кривизну. Её свободный конец через тягу поворачивает зубчатый сектор и находящуюся с ним в зацеплении шестерню. Вместе с шестерней поворачивается закрепленная на ней стрелка, перемещающаяся вдоль шкалы. Для дистанционной передачи показаний выпускают манометры с промежуточными преобразователями с токовым и пневматическим выходом (МП-Э, МП-П), а также с дифференциально-трансформаторными преобразователями (МЭД).
Промышленность выпускает также мембранные дифманометры с промежуточными преобразователями, имеющими унифицированные токовые или пневматические сигналы.
Для преобразования деформации мембраны в унифицированный токовый сигнал применяют также тензорезисторные промежуточные преобразователи, в которых сопротивление резистора изменяется при его растяжении или сжатии. В таких приборах тензорезистор укреплен на жесткой измерительной мембране. Деформация мембраны, пропорциональная приложенному давлению, приводит к деформации тензорезистора и изменению его сопротивления. Это сопротивление преобразуется измерительной схемой, включающей неуравновешенный мост, в выходной сигнал постоянного тока. Так как деформация жесткой мембраны мала, то применяют полупроводниковые кремниевые тензорезисторы, обладающие высокой чувствительностью.
В дифманометрах чувствительным элементом служит блок из двух неупругих мембран, соединенных между собой штоком. Смещение этого штока под действием перепада давлений приводит к изгибу рычага и деформации измерительной мембраны. Мембраны выполнены из коррозионно-стойкого материала, что позволяет использовать дифманометр для измерений в сильноагрессивных средах.
Для измерения давления агрессивных сред применяют датчики, снабженные защитной мембраной, изготовленной из коррозионно-стойкого материала. Измеряемое давление передается к измерительной мембране через силиконовое масло, которым заполнена внутренняя полость датчика.
Промышленные тензорезисторные преобразователи предназначены для преобразования давления, разрежения и разности давлений в пропорциональное значение выходного сигнала — постоянного тока.
Особенности эксплуатации приборов для измерения давления
При эксплуатации приборов, измеряющих давление, часто требуется защита их от агрессивного и теплового воздействия среды.
Если среда химически активна по отношению к материалу прибора, то его защиту производят с помощью разделительных сосудов или мембранных разделителей.
Разделительный сосуд заполняется жидкостью, инертной по отношению к материалу прибора, соединительных трубок и самого сосуда. Кроме того, разделительная жидкость не должна химически взаимодействовать с измеряемой средой или смешиваться с ней. В качестве разделительных жидкостей применяют водные растворы глицерина, этиленгликоль, технические масла и др.
В мембранном разделителе измеряемая среда отделяется от прибора мембраной с малой жесткостью из нержавеющей стали или фторопласта. Для передачи давления от мембраны к прибору полость между ними заполняют жидкостью.
Для предохранения прибора от действия высокой температуры среды применяют сифонные трубки.
Деформационные приборы требуют периодической поверки. В эксплуатационных условиях у них проверяют нулевую и рабочую точки шкалы. Для этого применяют трехходовые краны. При поверке нулевой точки прибор соединяют с атмосферой. Стрелка прибора должна вернуться к нулевой отметке. Поверку прибора в рабочей точке шкалы осуществляют по контрольному манометру, укрепляемому на боковом фланце. При пользовании краном необходимо строго соблюдать плавность включения и выключения прибора.
С помощью трехходового крана можно проводить также продувку соединительной линии.
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Датчики теплофизических и механических параметров: Справочник в трех томах. Т.1/ Под общ. ред. Ю.Н. Коптева, М.:ИПРЖР, 1999 -548 с.
- Проектирование датчиков для измерения механических величин/ Под общ. ред. Е.П. Осадчего. — М.: Машиностроение. 1979. -480 с.
См. также[править | править код]
- Метрология
Источник
Каким прибором измеряется давление человека
Медицинская статистика последних десятилетий убедительно свидетельствует: склонностью к повышенному давлению страдает каждый 3-4-й житель нашей планеты. Заболевание неуклонно «молодеет». Поэтому прибор для измерения давления человека — тонометр — должен быть в каждом доме. Благодаря этому аппарату своевременно выявляется артериальная гипертензия, предупреждаются тяжелые последствия и осложнения заболевания. К примеру, инсульт.
Производителями предлагаются приборы для измерения давления: механический либо электронный. Каждый выбирает для себя удобную модель исходя из преимуществ или недостатков устройства.
Предназначение тонометра и его составляющие
Если у человека на протяжении дня наблюдается изменения в самочувствии: вдруг заболела голова, мелькают «мушки» перед глазами, причинами часто выступают скачки артериального давления. Сбои в сердечно-сосудистой системе способен выявлять и фиксировать медицинский прибор — тонометр. Используется аппарат также для оценки проводимой гипотензивной терапии.
Предпочтение отдается аппаратам, манометрическая деятельность которых осуществляется автоматически: достаточно нажать пусковую кнопку. Ежедневный мониторинг позволяет своевременно отследить повышение давления — гипертонический криз. А предпринимаемые после этого меры — прием гипотензивных препаратов — предупреждает осложнения гипертонии: инсульт либо инфаркт.
Стандартный прибор для измерения артериального давления (АД) состоит из нескольких деталей:
- надеваемой на руку манжеты;
- нагнетающей воздух в манжету груши;
- измерение давление воздуха в манжете осуществляет манометр;
- регулирует пульсацию воздуха в приборе стетоскоп.
Первые шаги для наблюдения за давлением предпринимались с XIX столетия. Однако удобный и простой прибор для измерения кровяного давления был изобретен только в XX веке. Настоящим чудом изобретения можно назвать автоматический тонометр.
Что необходимо учесть при покупке
Дабы не ошибиться с выбором «домашнего помощника», необходимо не только знать, как называется прибор, но и учитывать некоторые его функциональные возможности. Так, крайне важно определить размер манжеты и параметры манометра. Имеют значение для выбора аппарата и сопутствующие соматические заболевания: сердечные пороки, аритмии, тяжелая сердечно-сосудистая недостаточность.
Перед тем как отправиться в магазин за покупкой, измеряющим давление аппаратом, рекомендуется провести антропометрию. Тщательный замер обхвата плеча предотвратит покупку прибора с маленькой манжетой. Выпускается несколько стандартных размеров: большой, средний, а также минимальный. Отдельные производители предусматривают модели сразу с несколькими манжетами.
Средние размеры плеча, на которые необходимо ориентироваться при выборе тонометра:
- менее 20-22 см: манжета маленькая, как для ребенка;
- от 22 до 35 см: средний размер;
- от 35-37 см до 45 см и более: размер, рассчитанный на полную руку.
Решив приобрести прибор для измерения АД в домашних условиях, покупатель в первую очередь интересуется его стоимостью. Ценовой разбег варьируется: отдельные приборы недоступны среднестатистическим пенсионерам. Однако многие производители, все же, ориентируются на покупателей со средними доходами.
Какие аппараты лучше
У продавцов аптечных сетей практически каждый день интересуются, как прибор для измерения давления называется, какой из них лучше всего, как им пользоваться. Краткая информация предлагается покупателям в специальных брошюрах. Они размещаются возле витрин с предлагаемым товаром.
Все существующие модели тонометров подразделяются на:
- автоматический вариант: измерение давления не требует особых навыков и знаний, достаточно нажать одну кнопку на приборе;
- полуавтоматический: смешанный вариант, предполагает частичное участие человека;
- механический: измерение выполняется точно, однако для получения правильных значений давления необходимы определенные навыки и знания.
Сделать вывод о том или ином тонометре непросто, только в процессе эксплуатации выявляются минусы и плюсы аппаратов.
Кому-то требуется простота использования, для них незначительные отклонения в цифрах не имеют значения. Тогда как для других гипертоников точность измерения принципиальна.
Характеристики полуавтоматических тонометров
Лучший вариант для тех, кто не желает «заморачиваться» с прибором — это полуавтоматы. Необходимо лишь накачать воздух в манжету, все остальное прибор сделает сам. Радует цена: намного меньше, чем у автоматизированных моделей.
К плюсам изделий относятся следующие:
- нет потребности пользоваться фонендоскопом: отслеживать биение пульса на артериях, задача измеряющего артериальное давление (АД) облегчается;
- для замера АД требуются считаные минуты;
- срок гарантийного обслуживания больше.
Полуавтоматические приборы имеют и некоторые минусы: показания иногда расходятся с цифрами ручного тонометра, да и накачивать воздух самостоятельно не всех устраивает. Этот отличный «промежуточный» вариант помогает разобраться в основных правилах измерения давления. Полуавтоматом способен пользоваться и взрослый, и ребенок. Его удобно брать в поездки, где контроль манометром даже важнее, чем в домашних условиях.
Характеристики электронного тонометра
Поскольку ритм жизни не позволяет людям уделять собственному здоровью достаточно времени, гипертоники отдают предпочтение автоматическим приборам. Название говорит само за себя: измерительный аппарат самостоятельно осуществляет калибровку АД. Участие человека практически не требуется. Надев манжету на плечо измеряемого, достаточно лишь нажать кнопку «старт» и ожидать результата.
Манометр оценит параметры давления крови на стенку сосудов, а прибор выведет полученные цифры на жидкокристаллический экран. Легкость использования — главное преимущество модели. Измерением может заниматься даже слабовидящий человек: отдельные производители выпускают свои изделия с голосовым сопровождением.
Из недостатков часто указываются следующие:
- большие габариты: аппарат неудобно транспортировать;
- чрезмерная чувствительность: на показания влияют разговор, перемена позы, чересчур глубокое дыхание;
- отдельные модели не имеют перевода инструкций на русский язык;
- высокая стоимость: даже «бюджетные» варианты не столь доступны для среднеобеспеченного потребителя;
- необходимость периодической замены батареек, в противном случае прибор или будет «врать», или вовсе откажется «сотрудничать».
Но несмотря на все вышеперечисленные недостатки, автоматический вариант тонометра для измерения давления на запястье или плече — самый востребованный и лучший среди покупателей.
Характеристики механической модели тонометра
Распространенный вариант прибора, что измеряет давление уже на протяжении практически двух столетий, — механическая модель. Ее отличительная черта — точность показателей. Но измерить давление посредством такого «помощника» способны далеко не все, так как требуется специальная подготовка и тренировка навыков.
Достоинства механического тонометра:
- доступность для всех слоев населения благодаря низкой стоимости;
- возможность выполнения измерения даже у человека в бессознательном состоянии;
- компактность: упакован в маленький чехол, легко входящий даже в дамскую сумку.
Недостатки:
- процесс оценки параметров давления занимает больше времени;
- необходимость присутствия определенных навыков, таким аппаратом чаще пользуются медицинские сотрудники;
- измеряться давление самостоятельно гипертоником не может, необходимо присутствие второго человека.
Прибор ценится медиками за точность. При этом больной может разговаривать, немного шевелиться, даже находиться в бессознательном состоянии. Давление все равно будет отслежено с максимальной точностью.
Принципы измерения АД
Для получения достоверных цифр на приборе недостаточно просто купить аппарат, знать название, производителя, а также модель. Необходимо также придерживаться правил проведения измерения давления, они разрабатывались с учетом физиологических процессов, протекающих в человеческом организме.
Общие рекомендации заключаются в следующих пунктах. Необходимо:
- воздержаться от употребления крепких напитков, табачной, алкогольной продукции минимум за 1-1,5 часа до проведения процедуры;
- занять максимально комфортное положение тела;
- стараться не шевелиться, не двигать руками;
- не разговаривать;
- время суток для контроля АД лучше выбирать одно и то же;
- если возникли сомнения в достоверности результатов, повторить манипуляции допустимо через 3-5 минут от момента окончания первого измерения.
Узнать о собственном давлении позволяет автоматизированный прибор. Достаточно лишь убедиться в исправности «домашнего доктора», наложить манжету на плечо либо запястье, нажать стартовую кнопку.
Дождавшись результата, вывести среднее значение из 2-3 измерений с интервалами в 3-5 минут. Записать цифры в дневник самоконтроля давления, суточное колебание будет наглядным.
Несколько труднее пользоваться усложненным вариантом механического тонометра. Здесь значение имеют место расположения манжеты, необходимость использования фонендоскопа и даже поза больного. Общепринятые этапы процедуры измерения давления:
- манжету разместить на 4,5-5 см выше уровня локтевого сгиба;
- приложить к верхней части предплечья фонендоскоп;
- накачать воздух грушей;
- начать медленное выведение потока воздуха с помощью бокового вентиля, отслеживая цифры на манометре;
- запоминать определяющиеся верхние и нижние значения: это и будет требуемое давление.
Процедуру повторяют, если есть необходимость, через 3-5 минут. Определение значений систолического и диастолического давления, так называемое суточное мониторирование, или СМАД, происходит с помощью специального прибора. Подобное измерение чаще рекомендуется людям, течение гипертонической болезни у которых не поддается стандартным обследованиям. Как выбрать хороший тонометр, каким приборам отдать предпочтение — все эти вопросы рекомендуется обсудить с лечащим врачом. Доктор также поможет освоить все этапы измерения давления в домашних условиях, чтобы правильно контролировать состояние здоровья.
Источник