Приборы измерения давления виды принцип действия

Какие бывают тонометры для измерения давления: виды, устройство, популярные марки тонометров

Приборы измерения давления виды принцип действия

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:

  1. Установить манжету на предплечье, немного выше сгиба локтя.
  2. Фонендоскоп поместить на сосуд в районе сгиба.
  3. Заполнить воздухом манжету с помощью груши.
  4. Выпуская постепенно воздух из манжеты специальным клапаном, слушать тоны и смотреть на стрелку.
  5. Первые «стуки» — это систолическое давление.
  6. 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.

Манометр – виды, принцип действия и характеристики

Приборы измерения давления виды принцип действия

Время на чтение: 14 минут

Прибор для измерения давления газов или жидкостей в замкнутом пространстве называется манометром.

Его принцип действия основан на равенстве измеряемого давления и силы упругости (деформации) трубчатой пружины (пружинный механизм). В некоторых моделях применяется чувствительная двухпластинчатая мембрана (мембранный тип).

Один ее конец запаян в держатель, а другой через тягу взаимодействует с трибко-секторным механизмом, который преобразует перемещение элемента в круговое движение стрелки.

Измерители давления, несмотря на одинаковый принцип действия, применяются для различных условий эксплуатации и имеют разные схемы исполнения. Одни показывают величину давления жидкости, а другие работают только с газом. Некоторые из них применяются в контрольно-измерительной аппаратуре для определения точных показателей давления.

Физический смысл давления

Давление (Р) является физической величиной, которая равна силе (Fn), действующей перпендикулярно на единицу площади поверхности.

Иными словами, величина давления в произвольном элементе поверхности определяется таким образом: отношение нормальной составляющей силы (dFn), которая действует на участок поверхности площадью dS. Соотношение имеет следующий вид: P = dFn / dS.

Если необходимо вычислить среднее значение величины P, то следует воспользоваться формулой: Pср = F / S.

Единицей измерения является паскаль (Па). Международное обозначение — Pa. Для упрощения расчетов используются единицы измерений с приставками: 1 кПа = 1000 Па, 1 МПа = 1000 кПа = 1000000 Па и т. д.

Физический смысл 1 Па: сила, равная 1 Н, равномерно распределена по нормальной поверхности, площадь которой равна 1 метру квадратному. Существуют и другие единицы измерения: бар, килограмм-сила на кв. см.

, техническая атмосфера, миллиметр ртутного столба, миллиметр и метр водяного столба.

Типы приборов

Приборы, которые измеряют величину избыточного давления и разрежение (ниже атмосферного), имеют определенные разновидности. Они классифицируются следующим образом:

  1. Манометры.
  2. Вакуумметры.
  3. Мановакуумметры.
  4. Напоромеры.
  5. Тягомеры.
  6. Тягонапоромеры.
  7. Барометры.
  8. Тонометры.

Отличие первой группы от всех заключается в диапазоне измерений. Он колеблется от 0,06 до 1000 МПа. Измеряется положительная разность между абсолютным и барометрическим значениями. Вакуумметры измеряют разрежение, т. е.

величину ниже атмосферного давления. Третья группа приборов является комбинированной, поскольку измеряет избыточное и вакуумметрическое давление. В первом случае диапазон измерений находится в пределах от 60 до 240000 кПа.

Напоромеры — приборы для измерения величин, значения которых не превышают 40 кПа. Пятая группа измеряет низкие значения (до -40 кПа). Тягонапоромеры являются комбинированными устройствами, измеряющими давление в пределах от -40 кПа до 40 кПа. Барометры показывают величину атмосферного давления. Тонометры применяются в медицине для измерения значений кровяного давления человека.

Классификация манометров по конструкции осуществляется следующим образом: жидкостные, грузопоршневые и деформационные. Последний тип включает в свою конструкцию чувствительный элемент.

Он представляет собой трубчатую пружину. В моделях с высоким классом точности применяется мембрана.

Класс точности также влияет на классификацию приборов (чем меньше величина, тем он точнее): 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5 и 4.

Виды манометров

Приборы делятся на определенные виды. Это зависит от функций, которые они выполняют, а также сферы применения. Их можно разделить таким образом:

  1. Общетехнические.
  2. Электроконтактные.
  3. Специальные.
  4. Самопишущие.
  5. Железнодорожные.
  6. Виброустойчивые.
  7. Судовые.
  8. Эталонные.
  9. Автомобильный.

Специалисты рекомендуют каждый из приборов применять только для целей и условий, указанных в руководстве по эксплуатации манометра. Невыполнение требований, указанных в документации, может привести к выходу измерителя из строя. Кроме того, в результате этого возможны грубые нарушения техники безопасности, которые приводят к несчастным случаям.

Общетехнические и электроконтактные

Общетехнические приборы используются для измерения в неагрессивных средах жидкостей, газов и паров. Они бывают радиальными и осевыми. Главным условием эксплуатации является следующее: любое вещество, которое находится в жидком и газообразном состояниях, не реагирующее со сплавами меди.

Электроконтактные приборы имеют, как правило, 2 электрических контакта. Первая группа соответствует минимальной величине давления, а вторая — максимальной. Контакты настраиваются на определенные значения.

Принцип действия приборов довольно прост. При снижении величины давления на предельно допустимый уровень, который настраивается, происходит размыкание цепи. Таким же образом работает и верхняя граница.

Возможность замыкания и размыкания контактов можно отключить. Для этого следует установить значение низкой границы на 0, а высокой — на максимальное значение шкалы прибора. Они получили применение в промышленности. Можно использовать также сразу две границы, установив одну стрелку на минимальное значение, а другую — на предельно допустимую величину, на которую рассчитано оборудование.

Для использования одной границы следует установить минимальную в положение 0, а максимальный уровень на необходимое значение. Аналогично устанавливается только нижняя граница, но в этом случае нужно установить стрелку на нужное минимальное значение. Высокий предел поставить на максимальное значение.

Например, в угольной промышленности для охлаждения электродвигателя на конвейере применяется манометр для измерения давления воды. При понижении ее давления до определенного значения двигатель невозможно запустить, что помогает сохранить оборудование от перегрева. Кроме того, выставляется верхний предел. Это нужно для того, чтобы давление воды не вывело из строя систему охлаждения.

Манометры с электрическими контактами не применяются для точных измерений, поскольку стрелочный механизм при взаимодействии с одной из контактных групп показывает значения со значительной погрешностью. При загазованности пространства следует применять модели с взрывозащитой.

Специальные измерители

Специальные манометры делятся на три типа: кислородные, ацетиленовые и аммиачные. Первый тип должен монтироваться на обезжиренные трубы агрегатов, поскольку незначительное загрязнение может привести к взрыву прибора и другого электрооборудования. Они выпускаются в корпусах голубого цвета. На шкале прибора указывает маркировка химической формулы кислорода (O2).

Второй вид применяется в устройствах и механизмах для измерения показаний давления ацетилена. «Внутренняя начинка» измерителя содержит специальный металлический сплав, который не реагирует с газом.

Необходимо отметить, что замена деталей на медные недопустима. При взаимодействии газа с медными сплавами может образоваться взрывоопасная ацетиленистая медь.

Аммиачные приборы должны быть устойчивыми к коррозийным процессам, поскольку возможно повреждение корпуса с последующей утечкой газа.

Самопишущие регистраторы

Самопишущие регистраторы давления являются сложными электронными устройствами с пишущим механизмом, который состоит из специального пера и устройства подачи чернил. Во время работы прибора выполняется регистрация показаний давления в определенный промежуток времени в виде диаграммы.

Они обладают погрешностью, которая связана со скольжением пера по бумаге. Этот недостаток устранен в современных моделях.

При этом применяется специальный порт для подключения струйного или лазерного принтера.

Такое усовершенствование позволяет применять самопишущие манометры не только для контроля показания давления, но и для тестирования и точных измерений для разработки различного оборудования.

Железнодорожные и виброустойчивые

Существуют модели, которые применяются в условиях вибраций. Железнодорожные манометры применяются в аппаратуре контроля работы двигателя поездов. Наиболее распространенными моделями считаются МП-2 стрелочного и дискового типов. Манометр с вращающимся диском применяется для измерения Р в неагрессивных средах. Для удобного снятия показаний в состав устройств включена подсветка шкалы.

Диапазоны показаний приборов:

  1. Без диска: от 0 до 16 кгс / кв. см.
  2. С диском: от 0 до 10 кгс / кв. см.

Приборы обладают классами точности 1,5 и 2,5 и могут выдержать вибрации от 5 до 25 Гц с амплитудными значениями, равными 0,1 мм. Виброустойчивые приборы применяются в условиях эксплуатации при высоких значениях вибраций. Некоторые виды измерителей считаются устойчивыми к вибрациям и комбинированными. Например, манометры, которые устанавливаются на выходе мощных шахтных насосных установках.

Эталонные и судовые

Цифровые эталонные (образцовые) манометры применяются для измерения величины давления жидкостей и веществ, которые находятся в газообразном состоянии. Они отличаются высоким классом точности и оснащаются специальным цифровым дисплеем.

На нем отображается текущая величина давления в системе, а также превышение номинального уровня (нормальных показателей).

Эталонные манометры обладают некоторыми особенностями по сравнению с обыкновенными аналоговыми моделями:

  1. Проверкой и калибровкой других манометров.
  2. Применением в системах безопасности.
  3. Возможностью сохранения показаний.
  4. Выявлением пиковых уровней и помещением этих значений в память.

Очень часто предприятия отправляют измерители давления в метрологические организации для выявления дефектов приборов и их калибровки.

Это очень важно, поскольку существенно влияет на сроки эксплуатации оборудования и предупреждение несчастных случаев. Кроме того, эталонные манометры выявляют утечку газов и жидкостей.

Если на предприятии установлены такие приборы, то это позволяет существенно снизить появление нештатных ситуаций.

Образцовые манометры эксплуатируются на любых объектах коммунального комплекса, заводах, газопроводах, предприятиях угледобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностях.

Кроме того, они являются универсальными, поскольку применяются для работы с жидкостями, газами и парами. Их можно применять в агрессивных и неагрессивных средах.

Корпус является герметичным, и надежно защищен от попадания жидкостей, пыли и грязи.

Судовые приборы применяются для эксплуатации на речном и морском видах транспорта. Они устойчивы к вибрациям и агрессивным средам. Достигается это при помощи герметичного корпуса и виброзащиты.

Автомобильная разновидность

Основное предназначение автомобильных манометров — измерение давления воздуха внутри шин автотранспорта. В некоторых моделях машин они включены в стандартную комплектацию.

Приборы бывают двух типов: аналоговые (механические) и цифровые. Первые имеют цифровую шкалу со стрелочным указателем. Они считаются более надежными, чем цифровые.

Приборы имеют некоторую особенность: при приближении уровня давления к верхней границе его погрешность увеличивается.

Цифровой манометр оснащен жидкокристаллическим дисплеем, на который выводится результат измерения. Измеритель обладает большим классом точности, чем аналоговый.

Существенным недостатком приборов этого типа считается наличие источника питания (постоянно нужно иметь запасные батарейки или аккумуляторы).

Кроме того, любой тип автомобильного манометра нельзя протирать салфеткой, поскольку это увеличивает погрешность измерений.

Рекомендации по выбору

Все модели манометров изготавливаются по определенным государственным стандартам. Следовательно, они являются взаимозаменяемыми. Выбор манометра для отдельного измерения или изготовления манометрических систем необходимо осуществлять по его техническим характеристикам и условиям эксплуатации. Следует обратить внимание на такие характеристики приборов:

  1. Габариты и масса.
  2. Диапазон измерений (максимальная величина).
  3. Вид.
  4. Класс точности.
  5. Степень защиты.
  6. Устойчивость к вибрациям.
  7. Срок службы.
  8. Среда эксплуатации.
  9. Диапазон рабочих температур.
  10. Резьба.

Перед выбором прибора-измерителя следует определить его основные функции в какой-либо системе. Например, нет смысла переплачивать деньги за образцовый манометр для измерения давления в шинах или использования в масляных станциях.

Таким образом, для выбора манометра следует руководствоваться его основными техническими характеристиками и условиями эксплуатации в различных системах. Очень важно придерживаться основных критериев, поскольку это позволит избежать различных неблагоприятных ситуаций.

Приборы для измерения давления. Виды и работа. Применение

Приборы измерения давления виды принцип действия

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).

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.

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.

Манометр: конструкция прибора для измерения давления, его разновидности и особенности

Приборы измерения давления виды принцип действия

Очень часто в жизни, а особенно на производстве, приходится сталкиваться с таким прибором измерения, как манометр.

Манометр — это прибор для измерения избыточного давления. Из-за того, что эта величина может быть различной, приборы тоже имеют разновидности. Областей применения этих приборов очень много. Применяться они могут в металлургической промышленности, в любом механическом транспорте, жилищном и коммунальном хозяйстве, сельском хозяйстве, автомобилестроении и прочих отраслях.

В зависимости от того, для каких целей приборы используются, они подразделяются на различные типы. Самыми распространёнными являются манометры пружинные. Они имеют свои преимущества:

  • Измерение величины в широком диапазоне.
  • Хорошие технические характеристики.
  • Надёжность.
  • Простота устройства.

В пружинном манометре чувствительным элементом является полая внутри изогнутая трубка. Она может иметь сечение в виде овала или эллипсоида. Эта трубка деформируется под воздействием давления. Она запаяна с одной стороны, а с другой находится штуцер, при помощи которого измеряют величину в среде. Конец трубки, который запаян, соединяется с передаточным механизмом.

Конструкция прибора такова:

  • Корпус.
  • Стрелки прибора.
  • Шестерёнки.
  • Ось.
  • Поводок.
  • Зубчатый сектор.

Между зубьями сектора и шестерёнки устанавливается специальная пружина, которая необходима для того, чтобы исключить мёртвый ход.

Измерительная шкала представлена в Барах или Паскалях. Стрелка показывает избыточное давление той среды, в которой проводится замер.

Принцип действия очень прост. Давление от измеряемой среды поступает внутрь трубки. Под его воздействием трубка пытается выровняться, так как площадь внешней и внутренней поверхностей имеет разную величину.

Свободный конец трубки совершает движение, при этом стрелка поворачивается на определённый угол благодаря передаточному механизму. Измеряемая величина и деформация трубки находятся в прямолинейной зависимости.

Именно поэтому значение, которое показывает стрелка, и является давлением определённой среды.

Разновидности систем для измерения давления

Есть много разных манометров для измерения низкого и высокого давления. Но технические характеристики у них разные. Основным отличительным параметром является класс точности. Манометр будет показывать точнее, если значение будет меньше. Самые точные — цифровые устройства.

По своему назначению манометры бывают следующих видов:

  • Самопишущие. В них находится механизм, который на бумаге позволяет чертить график работы устройства.
  • Железнодорожные. Применяются в железнодорожном транспорте.
  • Судовые. Используются на морском и речном судне.
  • Эталонные. У них высокий класс точности. Именно поэтому их применяют для испытаний, регулировки и проверки прочих измерительных приборов давления.
  • Специальные. Используются для измерения величины разнообразных газов. В зависимости от того, для какого газа они предназначаются, имеют разные цвета корпуса и маркировочные буквы: для измерения горючих газов — красные, для негорючих — чёрные, жёлтые аммиачные (А), белые ацетиленовые (Ац), голубые кислородные (К).
  • Электроконтактные. В них имеется электросигнализация, которая позволяет регулировать измеряемую среду. Эти приборы подразделяются на два типа: на основе электроконтактной приставки и с микровыключателями.
  • Общетехнические. Предназначены для измерения давления в различных средах. Ими можно мерить избыточные и вакуумметрические давления.

По принципу работы выделяют такие типы:

  • Пьезоэлектрические. Основываются на пьезоэффекте. В кристалле кварца появляется заряд при механическом воздействии.
  • Деформационные. Основываются на деформации чувствительного элемента (мембраны, сильфона, пружины и прочих), который при деформации действует на стрелку.
  • Жидкостные. Их основой является трубка, заполненная жидкостью. Они могут быть двух видов: с одной или двумя трубками. Приборы с двумя трубками используются для того, чтобы в разных средах сравнивать давление.
  • Поршневые. Они состоят из цилиндра, внутрь которого вставлен поршень.

Жидкостные системы измерения

Величина в этих манометрах измеряется при помощи уравновешивания веса жидкостного столба. Мерой давления является уровень жидкости в сообщающихся сосудах. Этими приборами можно измерять величину в пределах 10−105 Па. Они нашли своё применение в лабораторных условиях.

По сути, это U-образная трубка, где находится жидкость с большим удельным весом в сравнении с той жидкостью, в которой непосредственно измеряется гидростатическое давление. Такой жидкостью чаще всего является ртуть.

К этой категории можно отнести рабочие и общетехнические приборы типа ТВ-510, ТМ-510. Эта категория наиболее востребована. С их помощью измеряют давление неагрессивных и некристаллизующихся газов и паров. Класс точности этих приборов: 1, 1.5, 2.5. Они нашли своё применение в производственных процессах, при транспортировке жидкостей, в системах водоснабжения и на котельных.

Электроконтактные приборы

В эту категорию можно отнести мановакуумметры и вакуумметры. Предназначаются они для измерения величины газов и жидкости, которые по отношению к латуни и стали являются нейтральными. Конструкция в них такая же, как и у пружинных.

Отличие лишь в больших геометрических размерах. Из-за устройства контактных групп корпус электроконтактного прибора большой. Этот прибор на давление в контролируемой среде может воздействовать благодаря размыканию/замыканию контактов.

Благодаря используемому электроконтактному механизму этот прибор можно использовать в системе аварийной сигнализации.

Образцовые измерители

Предназначается это устройство для проверки манометров, которые измеряют величину в лабораторных условиях. Основным их назначением является проверка исправности данных рабочих манометров. Отличительной чертой служит очень высокий класс точности. Он достигается благодаря конструктивным особенностям и зубчатому зацеплению в передаточном механизме.

Специальные устройства

Эти приборы применяются в различных промышленных отраслях для измерения давления таких газов, как ацетилен, кислород, водород, аммиак и прочие.

В основном измерять давление специальным манометром можно только у одного типа газа. На каждом приборе указывается тот газ, для которого он предназначается.

Прибор также окрашен в цвет газа, для которого его можно использовать. Пишется и начальная буква газа.

Есть ещё и виброустойчивые специальные манометры, которые способны работать при сильных вибрациях и большом пульсирующем давлении окружающей среды. Если применять обычный манометр в подобных условиях, то он быстро сломается, так как из строя выйдет передаточный механизм. Главным критерием таких приборов является коррозионно-стойкая сталь корпуса и герметичность.

Аммиачные системы должны быть коррозионно-стойкими. В изготовлении измерительного механизма ацетиленовых не допускают сплавов меди.

Связано это с тем, что при контакте с ацетиленом есть риск образования ацетиленистой взрывоопасной меди. Кислородные механизмы должны быть обезжиренными.

Это связано с тем, что в некоторых случаях даже незначительный контакт чистого кислорода и загрязнённого механизма может вызвать взрыв.

Самопишущие приборы

Отличительной чертой таких приспособлений является то, что они способны на диаграмме записывать измеряемое давление, которое позволит увидеть изменения в определённое время. Своё применение они нашли в промышленности с неагрессивными средствами и энергетике.

Судовые и железнодорожные

Судовые манометры предназначены для того, чтобы измерить вакуумметрическое давление жидкостей (воды, дизельного топлива, масла), пара и газа. Их отличительными чертами является высокая влагозащита, устойчивость к вибрациям и климатическим воздействиям. Применяются в речном и морском транспорте.

Железнодорожные, в отличие от обычных манометров, давление не показывают, а преобразовывают в сигнал прочего типа (пневматический, цифровой и прочие). Для этих целей используются разные методы.

Активно такие преобразователи применяются в системах автоматики, управления технологическими процессами. Но несмотря на своё назначение, их активно используют в отраслях атомной энергетики, химической и нефтедобычи.

Приборы для измерения давления подразделяются на такие разновидности:

  • Тягонапоромеры — это мановакуумметр, который имеет крайние пределы измерения не выше 40 кПа.
  • Тягомеры — вакуумметр, который имеет предел измерения равный (-40) кПа.
  • Напорометр — это манометр малого избыточного давления (+40) кПа.
  • Мановакуумметры — это устройства, которые способны измерять как вакуумметрическое, так и избыточное давление в пределах 60−240000 кПа.
  • Вакуумметр — устройство, измеряющее разрежение (давление, которое ниже атмосферного).
  • Манометр — устройство, которое способно измерять избыточное давление, то есть разность между абсолютным давлением и барометрическим. Его пределы колеблются от 0,06 до 1000 МПа.

Большинство импортных и отечественных манометров изготавливаются по всем общепринятым стандартам. Именно по этой причине существует возможность замены одной марки на другую.

При выборе прибора необходимо опираться на такие показатели:

  • Расположение штуцера — осевое или радиальное.
  • Диаметр резьбы штуцера.
  • Класс точности прибора.
  • Диаметр корпуса.
  • Предел измеряемых значений.

Манометр ионизационный

Манометры ионизационные являются самыми чувствительными приборами измерения для очень маленького давления. Они производят замеры косвенно через измерение тех ионов, которые образуются при бомбардировке газов электронами.

Чем меньше плотность газа, тем меньше будет образовано ионов. Калибрование ионизационного манометра нестабильно. Оно зависит от природы газа, который измеряется. А эта природа известна не всегда.

Могут быть они откалибрированы через сравнение со значениями манометра Мак Леода, которые от химии независимы и более стабильны.

Термоэлектроды с атомами газа ударяются и регенерируют ионы. Они притягиваются к электроду под напряжением, которое для них подходит (это подходящее напряжение называется коллектором). В коллекторе ток пропорционален скорости ионизации, которая в системе является функцией давления. Именно так при помощи измерений тока коллектора можно определить газовое давление.

Большинство ионных манометров подразделяются на три вида:

  1. Холодный катод.
  2. Горячий катод. Электрически нагреваемая нить накала образует электронный луч. В этом случае электроны проходят через прибор и вокруг себя ионизируют молекулы газа. Ионы, которые образовались, скапливаются на электроде с отрицательным зарядом.
  3. Прибор с вращающимся ротором. Он отличается высокой ценой и чувствительностью.

Калибрование ионных манометров очень чувствительно к химическому составу измеряемых газов, конструкционной геометрии, поверхностным напылениям и коррозии. Непригодной их калибровка может стать при включении в среде очень низкого или атмосферного давления.

Измерять давление необходимо во многих промышленных отраслях, вот только приборы для этого используют различные. Но независимо от этого данная величина ничем, кроме манометра, не определяется.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.