Измерение давления – приборы и единицы измерения

Измерение давления — важный аспект в науке и технике, от медицины до инженерии. Оно позволяет контролировать условия в системах, предотвращать аварии и обеспечивать безопасность. В статье рассмотрим основные приборы для измерения давления и единицы измерения, что поможет читателям понять, как и зачем это делается. Знание методов и инструментов измерения давления необходимо специалистам и любителям, стремящимся к точности и надежности.

Точка отсчета: абсолютное и относительное давление, перепад давлений

Измерение давления в повседневной жизни, например, в шинах автомобилей, обычно осуществляется относительно давления окружающей среды. В других ситуациях давление может измеряться по отношению к вакууму или другой контрольной точке. При анализе точек отсчета давления используются следующие термины:

• Абсолютное давление определяется относительно идеального вакуума и представляет собой сумму относительного давления (показания прибора) и атмосферного давления.
• Относительное давление (показания прибора) измеряется по отношению к давлению окружающего воздуха и вычисляется как разность между абсолютным давлением и атмосферным давлением. Обычно знак минус не указывается.
• Перепад давления – это разница давлений в двух различных точках.

Точка отсчета давления обычно ясна из контекста и уточняется только в случае необходимости. Давление в шинах и артериальное давление, как правило, считаются относительными, в то время как значения атмосферного давления, давления в глубоких вакуумных системах и давления по альтиметру являются абсолютными. Перепады давления часто применяются в промышленных системах. Измерители перепада давления имеют два входа, каждый из которых подключен к сосуду, давление в котором должно контролироваться. Такой прибор фактически выполняет математическую операцию вычитания, что устраняет необходимость в ручном наблюдении за двумя отдельными измерителями и определении разницы в их показаниях. Небольшие значения вакуумметрического давления могут быть двусмысленными, так как могут обозначать как абсолютное, так и относительное давление без указания знака минус. Например, относительное вакуумметрическое давление в 26 дюймов ртутного столба соответствует абсолютному вакуумметрическому давлению, равному 30 (среднее атмосферное давление) дюймов рт. ст. – 26 дюймов рт. ст. = 4 рт. ст.

Атмосферное давление обычно принимается равным 100 кПа на уровне моря, но может варьироваться в зависимости от высоты и погодных условий. Если абсолютное давление жидкости остается неизменным, то относительное давление этой жидкости будет изменяться в зависимости от атмосферного давления. Например, когда автомобиль поднимается на гору (атмосферное давление снижается), относительное давление в шинах увеличивается. Существуют некоторые стандартные значения атмосферного давления, такие как 101.325 кПа или 100 кПа. В некоторых приборах одно из этих значений может использоваться в качестве точки отсчета вместо фактического давления окружающей среды, что снижает точность измерений, особенно на больших высотах.

Если атмосферное давление используется как точка отсчета, после единиц измерения обычно добавляется буква g, например, 30 psi (фунтов на квадратный дюйм) g. Это указывает на то, что измеряемое давление является разностью между абсолютным и атмосферным давлением. Существует два типа установки нулевого (эталонного) значения для измерителей: для вентилируемых и герметично закрытых приборов.

В вентилируемом измерителе датчик давления позволяет воздействие внешнего атмосферного давления на отрицательную сторону мембраны, воспринимающей давление, через вентилируемый кабель или отверстие в приборе, что позволяет прибору всегда измерять давление относительно атмосферного. Таким образом, датчик давления вентилируемого прибора всегда должен фиксировать нулевое давление, обеспечивая доступ воздуха.

В герметично закрытом измерителе процесс аналогичен, но отрицательная сторона мембраны полностью изолирована. Это обычно применяется для приборов, измеряющих высокое давление, например, в гидравлических системах, где влияние изменений атмосферного давления на точность измерений незначительно, и вентиляция не требуется. Это также позволяет производителям добавлять защитную оболочку для дополнительной безопасности на случай превышения давления разрыва основной мембраны.

Существует еще один способ установки нулевого значения для герметично закрытого измерителя — на обратной стороне воспринимающей мембраны. В этом случае выходной сигнал смещается так, что показания датчика давления при атмосферном давлении близки к нулю.

Показания датчика при установке нулевого значения для герметично закрытого измерителя никогда не будут точно равны нулю, так как атмосферное давление постоянно колеблется, и качество нулевого значения в этом случае устанавливается на уровне 1 бар.

Измерение абсолютного давления связано с понятием абсолютного вакуума. Наилучшим примером абсолютного эталонного давления является атмосферное или барометрическое давление.

При производстве датчиков абсолютного давления производитель создает высоковакуумное состояние за воспринимающей мембраной. Если к соединению датчика абсолютного давления поступает воздух, прибор покажет текущее значение барометрического давления.

Врачи подчеркивают важность регулярного контроля артериального давления для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Наиболее распространенными приборами для этой процедуры являются механические и электронные тонометры. Механические устройства требуют определенных навыков и точности, так как измерение производится с помощью стетоскопа и манжеты. Электронные тонометры, в свою очередь, более удобны и позволяют быстро получать результаты. Врачи отмечают, что единицы измерения давления представлены в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), где нормальные показатели варьируются от 90/60 до 120/80. Регулярный мониторинг давления помогает выявить отклонения на ранних стадиях и своевременно принять меры для их коррекции.

Измерение давления является ключевым аспектом в различных областях науки и техники. Эксперты отмечают, что для точного определения давления используются различные приборы, такие как манометры, барометры и прессометры. Каждый из этих инструментов имеет свои особенности и области применения. Например, манометры часто применяются в промышленности для контроля давления в трубопроводах, тогда как барометры используются в метеорологии для измерения атмосферного давления.

Что касается единиц измерения, то наиболее распространенными являются паскали (Па), миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.) и атмосферы (атм). Специалисты подчеркивают, что выбор единицы измерения зависит от контекста и требований конкретной задачи. Важно также учитывать точность и диапазон измерений, которые могут варьироваться в зависимости от типа прибора. Таким образом, правильный выбор оборудования и единиц измерения играет решающую роль в обеспечении надежности и точности получаемых данных.

Единицы измерения давления. Как разобраться.

Единицы измерения давления

В системе СИ единицей измерения давления является паскаль, равный одному ньютону на квадратный метр (Н·м^-2 или кг·м⁻¹·с⁻²). Официальное название этой единицы было принято в 1971 году, а до этого давление, согласно СИ, измерялось в Н·м^-2. При указании значений давления, в скобках, после единиц измерения, указывается – относительным или абсолютным является значение. Например – 101 кПа (абс.). Такая единица измерения давления, как фунт на квадратный дюйм (psi), до сих пор широко используется в США и Канаде, например, при измерении давления воздуха в шинах. Часто к обозначению этих единиц добавляется буква, которая указывает на точку отсчета измерения: psia для абсолютных значений, psig для относительных, psid для перепада давления, хотя это не приветствуется со стороны Национального института стандартов и технологий.

Поскольку традиционно давление измерялось по своей способности изменять высоту столба жидкости в манометре, давление часто измеряется в единицах высоты столба определенной жидкости (например, дюймах водяного столба). Чаще всего используется ртуть (Hg) и вода; вода нетоксична и общедоступна, а плотность ртути позволяет измерять давление при помощи столба меньшего объема (т.е. манометр будет более компактным).

Плотность жидкостей и сила тяжести могут изменяться в зависимости от местных факторов, поэтому высота столба жидкости не всегда позволяет измерить давление достаточно точно. Если в настоящее время значение давления указывается где-либо в «миллиметрах ртутного столба» или «дюймах ртутного столба», эти значения не подразумевают существование реального ртутного столба и могут быть представлены в единицах системы СИ. Единицы, основанные на высоте водяного столба, связаны с одним из первоначальных определений килограмма как массы одного литра воды.

Несмотря на неодобрение современных специалистов по измерениям, эти единицы измерения давления до сих пор используются во многих областях. Кровяное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба в большинстве стран мира, а давление в легких – в сантиметрах водяного столба. Давление в газопроводах измеряется в дюймах водяного столба, эти единицы указываются как ‘inch WC’ (‘Water Column’). Аквалангисты пользуются простым эмпирическим правилом: давление на глубине 10 метров, приблизительно, равно одной атмосфере. В вакуумных системах давление в основном измеряется в миллиметрах, микрометрах и дюймах ртутного столба. В миллиметрах и микрометрах обычно измеряется абсолютное давление, а в дюймах – относительное.

Атмосферное давление обычно указывают в килопаскалях (кПа) или атмосферах, однако, метеорологи в США предпочитают гектопаскали (гПа) и миллибары (мбар). В США и Канаде при инженерных расчетах напряжение часто измеряется в килофунтах (kip – сокращенно от kilopound). Однако напряжение не эквивалентно давлению, поскольку не является скалярной величиной. В системе СГС (сантиметр-грамм-секунда) единица измерения давления называлась «барье» (ba) и равнялась 1дин·см⁻². В системе МТС (метр-тонна-секунда) единицей давления была пьеза, эквивалентная 1 стену на квадратный метр.

Также используется много гибридных единиц, таких как мм рт.ст./см² или грамм-силы/см² (иногда как кг/ см² или г/моль² без указания единиц силы). Использование названий «килограмм-сила», «грамм-сила» недопустимо в системе СИ, поскольку единицей силы в СИ является ньютон (Н).

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о измерении давления и связанных с ним приборах и единицах измерения:

1. Разнообразие единиц измерения: Давление измеряется в различных единицах, в зависимости от области применения. Наиболее распространенные единицы включают паскали (Па), миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.), атмосферы (атм) и фунты на квадратный дюйм (psi). Например, 1 атм примерно равен 101325 Па или 760 мм рт. ст.

2. История манометров: Первые манометры были созданы в XVII веке. Один из первых известных манометров, барометр, был изобретен итальянским ученым Эванджелистой Торричелли в 1643 году. Он использовал ртуть для измерения атмосферного давления, что стало основой для дальнейших исследований в области гидростатики.

3. Современные технологии: В последние десятилетия появились цифровые манометры и датчики давления, которые используют пьезоэлектрические иMEMS-технологии. Эти устройства обеспечивают высокую точность и скорость измерений, а также могут передавать данные в реальном времени на мобильные устройства или компьютеры, что значительно упрощает мониторинг и управление процессами в различных отраслях.

Классификация приборов измерения давления,Консбаева

Статическое и динамическое давление

Статическое давление распределяется равномерно во всех направлениях, поэтому при измерении давления в неподвижной (статической) жидкости не имеет значения, в каком направлении проводятся измерения. Однако при наличии течения возникает дополнительное давление на поверхности, которые перпендикулярны направлению потока, в то время как на поверхности, параллельные течению, это давление практически не ощущается. Этот элемент давления в подвижной (динамической) жидкости, который зависит от направления, называется динамическим давлением. Прибор, который определяет направление потока, измеряет сумму статического и динамического давлений, что называется полным или суммарным давлением. Поскольку динамическое давление сопоставляется со статическим, оно не является абсолютным или относительным, а представляет собой разницу давлений.

Относительное статическое давление играет ключевую роль в определении нагрузки на стенки труб. Динамическое давление используется для расчета расхода газов и жидкостей, а также скорости воздушных потоков. Его можно измерить как разницу показаний приборов, установленных в потоке параллельно и перпендикулярно ему. Например, для таких измерений при испытаниях самолетов применяются трубки Пито. Наличие измерительных устройств неизбежно влияет на направление потока и может вызывать турбулентность, поэтому форма этих приборов имеет критическое значение для точности измерений. Их калибровочные характеристики зачастую нелинейны.

Устройства для измерения статического и динамического давления:

• Альтиметр (высотомер)
• Барометр
• Датчик давления в коллекторе
• Трубка Пито
• Сфигмоманометр

Измерение давления является важным аспектом в медицине и различных научных областях. Часто обсуждается точность и удобство таких приборов, как тонометры и манометры. Тонометры, используемые для измерения артериального давления, бывают механическими и электронными. Многие предпочитают электронные модели за их простоту в использовании и возможность автоматического сохранения данных. Тем не менее, некоторые специалисты подчеркивают, что механические тонометры могут быть более точными при правильном использовании.

Что касается единиц измерения, то в медицине давление обычно выражается в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), тогда как в инженерии чаще используются паскали (Па). Это различие порождает дискуссии о том, как лучше интерпретировать результаты. Важно помнить, что правильное измерение давления может существенно повлиять на диагностику и лечение, поэтому выбор прибора и понимание единиц измерения играют ключевую роль.

Приборы для измерения давления

Многочисленные приборы для измерения давления имеют различные преимущества и недостатки. Диапазон давлений, чувствительность, динамические реакции и стоимость различных инструментов для измерения давления часто отличаются на несколько порядков. Самый первый из таких приборов – жидкостный манометр – был изобретен Евангелиста Торричелли в 1643 году. U-образная трубка была создана Христианом Гюйгенсом в 1661 году.

Гидростатические

В основе гидростатических приборов (например, жидкостных манометров) лежит сравнение давления с гидростатической силой, действующей на единицу площади основания столба жидкости. Измерение давления с помощью гидростатических приборов не зависит от вида используемой жидкости; такие приборы имеют линейную шкалу измерений. Они обладают слабой динамической реакцией.

Грузопоршневые

Грузопоршневые приборы для измерения давления уравновешивают давление жидкости или газа струей (например, манометры для измерения давления в шинах сравнительно низкой точности) или твердым грузом; такие приборы называются грузовыми испытателями и используются для проверки правильности калибровки других манометров.

Жидкостные

Жидкостный манометр представляет собой вертикальный столб жидкости в U-образной трубке. Жидкость в обоих коленьях трубки находится под давлением разной силы. Столб поднимается или опускается в зависимости от перепада давления в двух концах трубки. Самый простой вариант такого манометра – U-образная трубна с жидкостью, один конец которой присоединен к сосуду, давление в котором нужно измерить, а жидкость во втором находится под заранее определенным давлением (возможно, атмосферным или вакуумным). По разнице в уровнях жидкости можно определить действующее давление. Давление от столба жидкости высотой h и плотностью ρ рассчитывается по гидростатической формуле P = hgρ. Из этого следует, что разность между действующим давлением P_a и заранее определенным давлением P₀ в U-образном жидкостном манометре может быть определено путем решения уравнения P_a − P₀ = hgρ.

Другими словами, давление на столб жидкости в каждом из концов трубки должно быть уравновешено (поскольку жидкость статична), отсюда P_a = P₀ + hgρ. Если жидкость, давление которой измеряется, имеет значительную плотность, могут быть необходимы гидростатические поправки при измерении высоты столба рабочей жидкости манометра и точки, где нужно измерить давление, кроме случаев измерения перепада давлений (например, с помощью измерительной диафрагмы или трубки Вентури). В этом случае плотность ρ должна быть скорректирована путем вычитания плотности жидкости, давление которой измеряется.

Для использования в жидкостном манометре может быть выбрана любая жидкость, но, в большинстве случаев, это ртуть, имеющая высокую плотность (13.534 г/см³) и низкое давление насыщенных паров. Также часто используется вода («дюймы водяного столба» являются распространенной единицей измерения давления). Измерение давления с помощью жидкостных манометров не зависит от вида используемой жидкости; такие приборы имеют линейную шкалу измерений. Они обладают слабой динамической реакцией. При измерении вакуума рабочая жидкость может испариться и заполнить вакуум, если давление ее насыщенных паров слишком велико. При измерении давления различных жидкостей отрезок трубки, заполненный газом или легкой жидкостью, может изолировать жидкости друг от друга, чтобы не допустить их смешивания, но это может быть необязательно, например, если в качестве рабочей жидкости при измерении давления воды используется ртуть. Простые жидкостные манометры могут измерять давление в диапазоне от нескольких миллиметров ртутного столба (около 100 Па) до нескольких атмосфер (1 000 000 Па).

Одношкальный жидкостный манометр имеет большой резервуар вместо одного из колен трубки и шкалу делений на узкой части (собственно трубке). Трубка может быть наклонена для усиления движения жидкости. В зависимости от области использования и конструкции существуют такие виды манометров:

1. Простой манометр
2. Микроманометр
3. Дифференциальный манометр (дифманометр)
4. Перевернутый дифференциальный манометр.

Вакуумметр Мак-Леода

Вакуумметр Мак-Леода изолирует образец газа и сжимает его при помощи несколько измененного ртутного манометра, пока давление газа не достигнет нескольких миллиметров ртутного столба. Состояние газа должно быть стабильным во время сжатия (например, он не должен конденсироваться). Методика занимает много времени и неудобна для постоянных наблюдений, но при этом обладает высокой точностью.

Диапазон измеряемых давлений: от более 10-4мм рт.ст. (около10-2 Па) до 10−6 мм рт.ст. (0.1 мПа), причем 0.1 мПа – самое низкое значение давления, которое может быть прямо измерено на данном этапе развития технологий. Другие вакуумметры могут измерять и меньшие значения, но только косвенно при помощи других методов измерения давления. Эти непрямые измерения переводятся в единицы СИ путем прямых измерений, в основном с помощью вакуумметра Мак-Леода.

Анероид

Анероидные измерительные приборы состоят из металлического элемента, восприимчивого к давлению, который изгибается под действием перепада давления. «Анероид» означает «без жидкости», и этот термин используется для того, чтобы отделить этот класс приборов от вышеописанных гидростатических манометров. Однако анероиды могут использоваться для измерения давления и жидкостей и газов, и это не единственный тип измерительных приборов, в которых не используется жидкость. Поэтому сейчас их часто называют механическими измерителями давления. Вид газа, давление которого измеряется, не влияет на измерения давления при помощи анероидов (в отличие от термопроводных и ионизационных приборов). Также анероиды не могут загрязнить исследуемое вещество, как это может произойти с гидростатическими приборами. В качестве элемента, воспринимающего давление, может использоваться трубка Бурдона, диафрагма или сильфон; эти элементы меняют форму под действием давления в исследуемой точке. Отклонение или прогиб этого элемента может считываться при помощи иглы или другого преобразователя. Самые распространенные преобразователи регистрируют изменения электроемкости вследствие механического изгиба. Емкостные приборы называются баратронами.

Манометр с трубкой Бурдона

Манометр с трубкой Бурдона использует следующий принцип: согнутая трубка стремится выпрямиться и увеличить диаметр под действием внутреннего давления. Однако изменение диаметра может быть почти незаметно, поэтому при умеренных напряжениях в пределах упругого деформирования легко обрабатываемых материалов напряжение в металле, из которого сделана трубка, усиливается путем придания трубке формы буквы С или даже плоской спирали так, чтобы вся трубка стремилась выпрямиться или раскрутиться под влиянием давления.

Евгений Бурдон запатентовал этот прибор во Франции в 1849 году. Манометр Бурдона широко применяется благодаря очень высокой чувствительности, простоте и точности. В 1852 году Эдвард Эшкрофт приобрел патент на изготовление прибора в Америке и стал основным производителем манометров Бурдона. Также, в 1849 году, в немецком городе Магдебурге Бернард Шеффер успешно запатентовал мембранный манометр, который, наряду с манометром Бурдона, осуществил революцию в промышленных измерениях давления. Но в 1875 году, после того как истек срок патента Бурдона, компания «Шеффер и Буденберг» также стала производить манометры с трубкой Бурдона.

Измерение давления с помощью трубки Бурдона выглядит так: сплющенная, тонкостенная, запаянная с одной стороны трубка, подсоединяется открытым концом к зафиксированному сосуду, в котором находится жидкость, давление которой должно быть измерено. При повышении давления запаянный конец трубки описывает дугу, система рычагов и передач преобразует это движение и приводит в действие ведущую шестерню небольшого диаметра, к которой подсоединена стрелка указателя. Расположение циферблата позади стрелки, возможность установить начальное положение стрелки, длину и начальное положение соединительных деталей – все это позволяет откалибровать прибор и измерить нужный диапазон давления. Перепад давлений можно измерить, используя прибор с двумя разными трубками Бурдона, сцепленными между собой.

Манометры с трубками Бурдона измеряют давление относительно атмосферного; измерение вакуумного давления выглядит как движение в обратную сторону. В некоторых анероидных барометрах используются трубки Бурдона, запаянные с двух концов (но большинство имеет диафрагмы или сильфоны). Соединительная трубка имеет ограничительное отверстие на случай, если измеряемое давление быстро меняется (например, при работе насоса), во избежание износа деталей. В случае, если прибор подвергается вибрации, корпус может быть заполнен маслом или глицерином, включая стрелку и шкалу.

Не рекомендуется стучать по циферблату измерителя, поскольку это может привести к ухудшению точности его текущих показаний. Трубка Бурдона находится отдельно от циферблата и на действительное значение давления это не повлияет. Современные высококачественные манометры обеспечивают точность ± 2%, а специальные приборы высокой точности – ± 0.1% диапазона шкалы.

На следующих иллюстрациях показан комбинированный измеритель давления и вакуума, вынутый из корпуса и со снятой прозрачной крышкой циферблата. Такие комбинированные приборы используются для диагностики автомобилей.

• В левой части циферблата, используемой для измерения вакуума в коллекторе двигателя, указаны единицы измерения – сантиметры ртутного столба на внутренней шкале и дюймы ртутного столба на внешней.
• В правой части циферблата, показывающей давление топливного насоса, указаны килограмм-силы на квадратный сантиметр на внутренней шкале и фунты на квадратный дюйм на внешней.

Детали устройства

Неподвижные детали:

• A: Принимающий блок. Соединяет трубку, идущую от сосуда с жидкостью с зафиксированным концом трубки Бурдона (1) и защищает основание циферблата (B). В два отверстия вкручиваются болты, на которых держится корпус.
• B: Основа циферблата. К ней крепится циферблат. В ней проделаны отверстия для осей.
• C: Дополнительная основа циферблата. К ней прикреплены наружные концы осей.
• D: Штыри, соединяющие основы циферблата.

Подвижные детали:

1. Закрепленный конец трубки Бурдона. Взаимодействует с трубкой, идущей от сосуда с жидкостью, через принимающий блок.
2. Запаянный подвижный конец трубки Бурдона.
3. Шарнир и ось шарнира.
4. Элемент, соединяющий ось шарнира с рычагом, с осями, допускающими их совместный поворот.
5. Рычаг. Часть зубчатого сектора.
6. Ось зубчатого сектора.
7. Зубчатый сектор.
8. Ось стрелки прибора. Имеет зубчатое колесо, вращающее зубчатый сектор и, проходя сквозь циферблат, вращает стрелку прибора. Благодаря маленькому расстоянию между втулкой плеча рычага и осью шарнира, а также разницей между эффективными диаметрами зубчатого сектора и зубчатого колеса стрелки прибора, эффект от любого движения трубки Бурдона многократно увеличивается. Мелкие движения трубки преобразуются в видимые перемещения стрелки прибора.
9. Волосковая пружина, создающая предварительную нагрузку на зубчатую передачу, чтобы избежать запаздывания и зазора зубьев.

Диафрагменные манометры

В анероидных измерительных приборах второго типа используются гибкие диафрагмы, разделяющие области с разным давлением. Под действием давления диафрагма прогибается. Величина прогиба постоянна для известных значений давления, поэтому давление можно измерить путем калибровки диафрагмы. Деформация тонкой диафрагмы зависит от разницы между значениями давления на ее поверхностях. Одна из поверхностей может быть открыта для атмосферного воздуха, тогда вторая будет показывать относительное давление. Измерить перепад давлений можно, если будет известно давление с одной стороны диафрагмы. Если с одной стороны диафрагмы создать вакуум, тогда на второй можно будет измерить абсолютное давление. Величина прогиба диафрагмы может быть измерена при помощи механических, оптических или ёмкостных методов. Диафрагмы изготавливаются из металла и керамики.

Диапазон измеряемых давлений: более 10^{-2 мм рт.ст. (около 1 Па)}

Для измерений абсолютных значений давления используются запаянные капсулы с диафрагмой на одной из поверхностей.

Формы диафрагм:

• плоские
• гофрированные
• уплощенные трубки
• капсулы

Сильфонные манометры

В манометрах, предназначенных для измерения малых значений абсолютного давления или перепадов давления, зубчатая передача и стрелка прибора приводятся в движение от изменения объема мембранной камеры (сильфона). Эти манометры также относятся к анероидным («без жидкости», в отличие от ранее изобретенных жидкостных приборов для измерения давления, в которых используется столбик жидкости – воды или ртути в вакууме). Сильфоны являются частью конструкции барометров-анероидов (барометров с круглой шкалой и стрелкой), альтиметров, барографов и измерителей высоты, используемых на метеорадиозондах. Такие приборы используют давление запаянной камеры в качестве точки отсчета измерения внешнего давления. Чувствительные приборы, используемые в авиации, такие как указатели скорости и вариометры, имеют соединение внешней оболочки с внутренним объемом сильфона.

Единица измерения давления. Разница в названиях единиц, расстояний, религий

Электронные датчики давления

Резистивные тензодатчики

Тензометры, надежно соединенные с объектом исследования, применяются для измерения механических напряжений, возникающих под воздействием давления.

Емкостные

Диафрагма и камера давления формируют конденсатор с переменной емкостью, который позволяет определить механические напряжения, возникающие под действием давления.

Магнитные

Эти датчики определяют перемещение диафрагмы, основываясь на изменении ее индуктивности, используя LVDT-датчики, эффект Холла или вихревые токи.

Пьезоэлектрические

Данные устройства используют пьезоэлектрический эффект некоторых материалов, таких как кварц, для измерения напряжения в чувствительном элементе под воздействием давления.

Оптические

Эти датчики основаны на физических изменениях в оптических волокнах, что позволяет измерять напряжения, возникающие под действием давления.

Потенциометрические

Данные устройства измеряют механические напряжения под воздействием давления, используя контакт, который перемещается вдоль резистивного элемента.

Резонансные

Эти датчики определяют напряжения или изменения плотности газов под воздействием давления, фиксируя изменения резонансной частоты чувствительного элемента.

Калибровка

Приборы для измерения давления могут измерять давление прямо либо косвенно. Гидростатические манометры и приборы с упругим элементом находятся под влиянием сил, возникающих на поверхности от движения частиц, и относятся к приборам прямого измерения. Термопроводные и ионизационные манометры являются приборами непрямого измерения, поскольку измеряют характеристики газа, которые предсказуемо изменяются при изменении плотности газа. Непрямые измерения давления допускают большую погрешность, чем прямые.

• Грузовые испытатели
• Вакуумметр Мак-Леода
• Массовые характеристики+ионизация

Динамические переменные

Когда поток жидкости находится в состоянии неравновесия, давление в различных точках может колебаться, отклоняясь от среднего уровня. Эти изменения распространяются от источника в виде продольных колебаний давления по направлению их распространения. Это явление известно как звуковое давление. Звуковое давление представляет собой временное отклонение давления от среднего значения, которое возникает под воздействием звуковой волны. Для измерения звукового давления используются микрофоны в воздухе или гидрофоны в воде. Эффективное звуковое давление определяется как среднеквадратичное значение мгновенного звукового давления за определенный период времени. Обычно значения звукового давления невелики и фиксируются в микробарах.

• Частотные характеристики датчиков давления
• Резонанс

Европейский стандарт (Европейская комиссия по стандартизации)

• EN 472 : Манометр – Словарь.
• EN 837-1 : Манометры. Манометры с трубкой Бурдона. Размеры, метрология, требования и испытания.
• EN 837-2 : Манометры. Рекомендации по выбору и установке манометров.
• EN 837-3 : Манометры. Диафрагменные и капсульные манометры. Размеры, метрология, требования и испытания.

Применение измерений давления в различных отраслях

Измерение давления является важным аспектом в различных отраслях, включая промышленность, медицину, науку и сельское хозяйство. Каждый из этих секторов использует специфические методы и приборы для получения точных данных о давлении, что позволяет оптимизировать процессы, обеспечивать безопасность и повышать эффективность.

Промышленность: В производственных процессах, таких как нефтехимия, энергетика и пищевая промышленность, контроль давления является критически важным. Например, в нефтяных и газовых установках давление используется для мониторинга состояния трубопроводов и резервуаров, предотвращая утечки и аварии. В энергетическом секторе, особенно в паровых и газовых турбинах, давление пара и газа влияет на эффективность генерации электроэнергии. Используются манометры и датчики давления, которые обеспечивают непрерывный мониторинг и автоматизацию процессов.

Медицина: В медицинской практике измерение артериального давления является стандартной процедурой для оценки состояния сердечно-сосудистой системы пациента. Приборы, такие как сфигмоманометры и автоматические тонометры, позволяют врачам быстро и точно измерять давление, что является важным показателем здоровья. Кроме того, в анестезиологии и интенсивной терапии контроль давления в различных системах (например, в дыхательных аппаратах) критически важен для обеспечения безопасности пациентов.

Научные исследования: В научных лабораториях измерение давления используется в различных экспериментах, включая физику, химию и биологию. Например, в химических реакциях давление может влиять на скорость реакции и выход продукта. В физике давление изучается в контексте газов и жидкостей, а также в термодинамике. Специальные приборы, такие как манометры и барометры, используются для получения точных данных, необходимых для анализа и интерпретации результатов.

Сельское хозяйство: В агрономии измерение давления играет важную роль в системах орошения и управления водными ресурсами. Давление в трубопроводах и насосах влияет на эффективность распределения воды, что критично для роста растений и урожайности. Кроме того, в теплицах контроль давления воздуха и углекислого газа помогает поддерживать оптимальные условия для роста растений. Использование датчиков давления в этих системах позволяет фермерам оптимизировать расход ресурсов и повысить продуктивность.

Таким образом, измерение давления является универсальным инструментом, который находит применение в самых различных областях. Точные измерения давления помогают улучшать процессы, обеспечивать безопасность и повышать качество продукции, что делает их неотъемлемой частью современного мира.

Вопрос-ответ

Какие единицы измерения давления существуют?

Какие единицы измерения давления используются в Международной системе (СИ)? В международной системе основной единицей давления является паскаль (Па). Существуют также кратные паскалю единицы, такие как гектопаскаль (гПа), мегапаскаль (мПа) и гигапаскаль (ГПа).

Какие приборы измеряют давление?

Тонометр – медицинский прибор для измерения артериального давления (АД) и частоты пульса. Он применяется в учреждениях здравоохранения и в домашних условиях для определения состояния сердечно-сосудистой системы. При отсутствии проблем уровень артериального давления остается стабильным.

Что больше 1 атм или 1 бар?

Один бар равен 105 Па или 106 дин/см² (в системе СГС). Равен 105 Па или приблизительно 1 атм.

Советы

СОВЕТ №1

Перед измерением давления обязательно ознакомьтесь с инструкцией к прибору. Разные модели могут иметь свои особенности использования, которые помогут вам получить более точные результаты.

СОВЕТ №2

Измеряйте давление в одно и то же время суток, чтобы избежать колебаний, связанных с физической активностью или эмоциональным состоянием. Это поможет вам отслеживать изменения более точно.

СОВЕТ №3

Регулярно проверяйте калибровку вашего прибора. Неправильно откалиброванный тонометр может давать неточные показания, что может привести к неправильной интерпретации состояния здоровья.

СОВЕТ №4

Записывайте результаты измерений в дневник, чтобы отслеживать динамику давления. Это может быть полезно для вашего врача при оценке состояния здоровья и назначения лечения.