Какой прибор используется для измерения давления динамометр тахометр барометр амперметр
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 м 2 . 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.
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.
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 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.
Доступно для всех учеников 1-11 классов и дошкольников
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Физика 7 класс
Тема: Приборы для измерения атмосферного давления.
Цель: понимание устройства и принципа действия ртутного барометра и барометра- анероида, открытого жидкостного и металлического манометра.
I. Актуализация знаний проводится в ходе опроса учащихся
Можно разбить учащихся на группы и предложить каждой группе вопрос на обсуждение:
1. Ученик подсчитал, что за истекшие сутки масса воздуха, прошедшего через его легкие, составляет 15 кг. Какой объем при нормальном давлении и температуре занимает воздух, прошедший через легкие ученика?
2. В некоторых тракторах горючее из бака к цилиндру двигателя поступает самотеком. Объясните, почему прекращается поступление горючего, если засорится специальное отверстие, оставляемое в пробке, закрывающей верхнее отверстие бака.
3. Зачем космонавту нужен скафандр?
4. Атмосферное давление и его проявление.
5. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.
II. Проблемный вопрос
Почему на разных территориях Земли давление разное? Как давление зависит от высоты?
III. Изучение нового материала
После размышлений и обсуждений проблемного вопроса учащиеся должны понять, что атмосферное давление не является постоянным, а его изменение оказывает существенное влияние на организм человека, погоду, технологические процессы. Учащиеся должны прийти к выводу о важности умения измерять атмосферное давление.
Далее следует рассмотреть приборы для измерения атмосферного давления:
Используется в опыте Торричелли. Имеет высокую точность, но не находят широкого применения в использовании. Поря ртути вредны для человека
Металлический барометр (анероид)
Главной частью анероида является металлическая коробочка с волнистой (гофрированной) верхней и нижней поверхностями. Воздух из коробочки частично откачан. При увеличении атмосферного давления увеличивается сила давления на коробочку. Коробочка сжимается и растягивает пружину, прикреплённую к ней. Пружина связана со стрелкой, которая перемещается по шкале в сторону больших значений давления. Если давление снижается, сила давления на коробочку и стрелка перемещается по шкале в противоположную сторону. Значение давления на шкале выражены в миллиметрах ртутного столба и в гектопаскалях (гПа).
Предятавляет собой U - образную трубку с жидкостью. Колено трубки присоединяется к сосуду, давление в которой необходимо измерить. Другое колено открыто. Если уровень поверхности жидкости в колене, соединенном с соудом, неже, чем в открытом, значит, даление газа р1 в сосуде больше жидкости высотой h , т.е. р1-р0= gρh .
Применяется для измерения высоких давлений. Основным элементом является полая тонкостенная металлическая трубка (1), согнутая в дугу. Присоедененной к сосуду с газом (4). Закрытый конец через зубчатый механизм (3) соеденненный со стрелкой (2), движущейся относительно шкалы. Чем больше давление в трубке (а значит, в сосуде), тем тольше распрямляется трубка и тем больше отклоняется стрелка.
При подъеме на каждые 12м атмосферное давление уменьшается примерно на 1 мм рт.ст.
IV. Физкультминутка
V. Решение задач
1. Почему, когда самолет набирает высоту или идет на идет на посадку, пассажиры испытывают боль в ушах?
2. У подножья горы барометр показывает давление р1=750 мм рт.ст., а на ее вершине – р2=735 мм рт.ст. Определите высоту данной горы.
3. Ученик 7 класса измерил давление барометром на первом этаже школы. Барометр показал давление р1=750 мм рт.ст., а на берегу речки барометр показал – р2=753 мм рт.ст. Определите на какой высоте относительно речки находится школа.
VI. Закрепление знаний
Вопрос. Если стакан, наполненный водой, закрыть листком бумаги и, поддерживая его рукой, перевернуть вверх дном, вода из него не выливается. Бумага остается как бы приклеенной к краям стакана. Почему?
Ученик №1. Бумага становится мокрой, и при этом молекулы бумаги и стакана сближаются на такое расстояние, при котором возникает молекулярное притяжение. Таким образом, бумага прилипает к стакану и плотно закрывает его снизу.
Ученик №2. В перевернутом стакане на воду действует две силы: силы тяжести, направленная вниз, и сила атмосферного давления, направленная вверх. Вода может находиться в перевернутом стакане только тогда, когда равнодействующая этих двух сил направлена вверх. В данном случае давление, производимое водой в стакане, меньше, чем атмосферное. Поэтому вода и держится в стакане. Благодаря бумаге сила атмосферного давления равномерно действует на поверхность воды и не пропускает воздух в стакан.
Вопрос. Кто прав?
2. Соотнесите данные в таблице (укажите стрелками):
Почему молекулы газов, входящих в состав атмосферы, не улетают в космос?
Определенной границы земной атмосферы не существует. Плотность воздуха убывает с высотой.
Почему молекулы газов не падают на Землю?
Беспорядочное движение молекул воздуха мешает силе тяжести стянуть все молекулы в плотный слой около Земли.
Почему нельзя рассчитывать атмосферное давление так, как мы рассчитываем давление столбика жидкости?
Чтобы покинуть Землю, любое тело должно иметь скорость не менее 11,2км/с.
При наборе лекарства в шприц, какой закон мы используем?
Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Давление в трубке на том же уровне тоже равно атмосферному давлению. Это давление обусловлено весом ртутного столбика и его принято выражать через высоту.
Опыт Торричелли позволяет измерить значение атмосферного давления. Как это объяснить?
Давление, производимое земной атмосферой, передается по всем направлениям без изменения.
VII. Рефлексия
Человеку можно простить нехватку таланта или средние способности, но никогда – недостаточные условия. А достаточно ли усилия я прикладываю к изучению физики?
VIII. Дом. Задание_____________________________________________
IX. Результат урока
Учащиеся должны усвоить на уровне понимания устройство и принцип действия ртутного барометра, барометра – анероида и манометров; научиться пользоваться этими приборами (снимать показания) для определения давления.
Для решения многих практических задач необходимо измерять давление. Для этого используют различные приборы и устройства.
Коли к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор — ртутный барометр (а). Это жидкостной барометр, в котором атмосферное давление измеряется по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью.
Ртутные барометры наиболее точные приборы, ими оборудованы метеорологические станции, по ним проверяется работа других видов барометров.
Также для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом (б). Он не содержит ртуть.
Главная часть барометра-анероида — лёгкая, полая внутри металлическая коробочка (1). Крышка коробки сделана с волнистой (гофрированной) поверхностью для повышения её гибкости. Воздух из коробочки откачан. Её стенки растягивает пружинящая металлическая пластина (2). При изменении атмосферного давления крышка прогибается и натягивает или сжимает пружинку. При этом поворачивается стрелка–указатель (3), насаженная на ось (4), под которой укреплена шкала (5), деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Все детали барометра помещены внутрь корпуса (6), закрытого стеклом (7).
Барометры–анероиды менее надёжны, чем ртутные. Однако они гораздо более удобны в обращении, поэтому получили очень широкое распространение в тех случаях, когда не требуется очень большой точности.
Для измерения давления жидкости или газов используют приборы, которые называют манометры. Манометры бывают жидкостные и металлические.
Жидкостный манометр может измерять давления много меньшие, чем атмосферное. Он состоит из двухколенной стеклянной трубки, в которую налита какая-нибудь жидкость. Работа манометра основана на сравнении давления в закрытом колене с внешним давлением в открытом колене. По разности высот жидкости в коленах судят об измеряемом давлении.
В обычном состоянии жидкость устанавливается в обоих коленах на одном уровне, так как на её поверхность действует только атмосферное давление.
Для демонстрации принципа работы манометра обычно используют следующее оборудование: сосуд с водой, плоская коробочка, затянутая резиновой мембраной, и пластиковая трубочка, соединяющая эту коробочку с коленом манометра.
Если поместить коробочку в сосуд с водой, то столб жидкости будет оказывать г давление на мембрану, что приведёт к сжатию воздуха, находящегося в коробочке и соединительной трубке.
В соответствии с законом Паскаля это избыточное давление будет передаваться на поверхность жидкости в колене манометра. В результате уровень жидкости в колене, соединённом с коробочкой, понизится, а в другом колене повысится. По разности высот столбов жидкости в манометре можно судить о том, насколько давление на мембрану отличается от атмосферного.
С помощью металлического манометра измеряют давления сжатого воздуха и других газов. Его основной частью является полая металлическая трубка, изогнутая в виде кольца, один конец которой запаян, а другой соединён с сосудом, в котором нужно измерить давление. При увеличении давления трубка разгибается и приводит в движение стрелку манометра.
При уменьшении давления трубка благодаря своей упругости возвращается в прежнее положение, а стрелка — к нулевому делению шкалы.
Манометры, называемые тонометрами, используют врачи при измерении давления крови. Вот как это делается. На руку пациенту надевают полую резиновую манжету, и с помощью насоса врач накачивает в неё воздух. Когда давление сжатого воздуха в манжете становится равным давлению крови, манжета пережимает артерию и пульс у пациента пропадает. В это время врач снимает показания манометра.
Данная работа содержит тестовые задания и задание, на которое надо дать ответ.
1. Какими приборами измеряют?
1. Атмосферное давление. А. Динамометр.
2. Сила. Б. Мензурка.
4. Масса. Г. Барометр.
Ответ: 1________; 2_________; 3____________; 4____________.
2. Какой длины полые трубки, запаянные с одного конца , пригодны для выполнения опыта Торричелли?
А. 100 см. Б. 750 мм. В. 125 мм.
3. Какой барометр более чувствительней: ртутный или масляный? Почему?
4. Атмосферное давление равно 750 мм рт. ст. Чему равна высота ртутного столба в трубке Торричелли?
А. 750 см. Б. 750 мм. В. 1,5 м
5. На какую высоту может подняться по трубке вода верх за поршнем при нормальном атмосферном давлении?
А. на 760 см; Б. На 760 мм. В. На 10 м.
6. Прибор для измерения давления, большего или меньшего атмосферного, называется :______________
7. Вычислите силу, с которой воздух давит на поверхность стола, если площадь стола равна 1,8 м 2 , барометр показывает 101300 Па ?
А. 1,8 Н/см 2. Б. 182 кН; В. Н.
1. Установите соответствие между приборами и физическими величинами, которые они измеряют.
Прибор Физическая величина
А) спидометр 1) плотность
Б) мензурка 2) температура
В)манометр 3) скорость
Г) термометр 4)объем жидкостей и твердых тел
5) давление внутри газа ( жидкости).
Ответ А___; Б_______; В_________; Г_____.
2. Атмосферное давление равно 150 мм рт. ст. Выразите это давление в паскалях.
А. 100 к Па; Б. 26000 Па; В. 20000ПА.
3. Почему в ртутном барометре чашка гораздо шире трубки?
4. На какую высоту может подняться по трубке ртуть при нормальном атмосферном давлении?
А. на 760 см; Б. На 760 мм. В. На 10 м.
5. Чем больше давление газа в трубке металлического манометра, тем она:
А. Меньше распрямляется.
Б. Больше распрямляется.
В. Больше сжимается.
6.Какого типа барометр следует применять для измерения давления внутри космического корабля, когда он движется с выключенным двигателем?
А. Жидкостный; Б. Барометр – анероид.
7. Вычислите силу, с которой воздух давит на поверхность стола, если площадь стола равна 1,8 м 2 , барометр показывает 100000 Па ?
5. Под действием чего в жидкостном открытом барометре изменяется высота столба жидкости в одном из колен?
Под действием избыточного давления
Под действием избыточной плотности
Под действием избыточной температуры
6. Когда движение жидкости в жидкостном открытом барометре остановится?
Когда совпадут давления над каждым из колен друг с другом
Когда совпадут давления над каждым из колен со значением атмосферного давления
Когда совпадут давления над каждым из колен с давлением при нормальных условиях
7. Как можно судить об изменении давления по наблюдению за жидкостным открытым барометром?
Об изменении давления можно судить по высоте избыточного столба жидкости в одном из колен барометра
Об изменении давления можно судить по высоте избыточного столба жидкости в обоих коленах барометра
Об изменении давления можно судить по непрерывному движению избыточного столба жидкости в одном из колен барометра
8. Можно ли открытым жидкостным барометром измерять давление внутри жидкости?
Можно только в воде
9. Выберите правильное утверждение.
На одном и том же уровне внутри жидкости давление по всем направлениям одинаково
На одном и том же уровне внутри жидкости давление по всем направлениям зависит от вязкости жидкости
На одном и том же уровне внутри жидкости давление по всем направлениям зависит от температуры жидкости
10. Что является основной частью металлического манометра?
Согнутая в дугу металлическая трубка
Какой прибор применяют для измерения давления?
Для чего используют манометры?
Для измерения давления, которое больше или меньше атмосферного
Каких манометров не бывает?
Из чего состоит жидкостный открытый барометр?
Из двухколенной стеклянной трубки, в которую наливают жидкость
Под действием чего в жидкостном открытом барометре изменяется высота столба жидкости в одном из колен?
Под действием избыточного давления
Когда движение жидкости в жидкостном открытом барометре остановится?
Когда совпадут давления над каждым из колен друг с другом
Как можно судить об изменении давления по наблюдению за жидкостным открытым барометром?
Об изменении давления можно судить по высоте избыточного столба жидкости в одном из колен барометра
Можно ли открытым жидкостным барометром измерять давление внутри жидкости?
Выберите правильное утверждение.
На одном и том же уровне внутри жидкости давление по всем направлениям одинаково
Читайте также: