Определитель давления: виды и применение¶

Определитель давления — обобщающее название приборов и устройств, предназначенных для измерения, индикации или оценки величины давления газообразных и жидких сред. К этой категории относят как механические манометры и барометры, так и электронные датчики, а также вспомогательные средства — индикаторные полоски, тестеры и калибраторы. В быту под определителем давления чаще всего понимают прибор для контроля артериального давления либо автомобильный манометр для проверки давления в шинах.

¶Общие сведения

Давление — физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. В международной системе единиц (СИ) давление измеряется в паскалях (Па). На практике распространены внесистемные единицы: бар, атмосфера (атм), миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.), psi (фунт на квадратный дюйм). Соотношения основных единиц приведены в таблице.

Различают абсолютное давление (отсчитывается от вакуума), избыточное (относительно атмосферного) и дифференциальное (разность давлений двух сред). Большинство технических манометров измеряют избыточное давление.

¶Классификация

Определители давления классифицируют по нескольким признакам.

¶По принципу действия

• Жидкостные — основаны на уравновешивании измеряемого давления столбом жидкости (U-образные манометры, чашечные). Просты и точны, но громоздки.
• Механические (деформационные) — используют упругую деформацию чувствительного элемента: трубки Бурдона, мембраны, сильфона. Наиболее массовый тип.
• Электронные — преобразуют давление в электрический сигнал посредством тензорезистивных, ёмкостных или пьезоэлектрических датчиков.
• Грузопоршневые — применяются как эталонные средства в метрологии.

¶По назначению

• технические манометры и вакуумметры;
• барометры и альтиметры (измерение атмосферного давления);
• тонометры (артериальное давление);
• автомобильные и веломанометры (давление в шинах);
• дифференциальные манометры (перепад давления);
• калибраторы давления для поверки.

¶Устройство механического манометра

Классический пружинный манометр включает корпус, штуцер для подключения к измеряемой среде, чувствительный элемент (изогнутую трубку Бурдона), передаточный механизм (тяги, зубчатый сектор, шестерня) и стрелку со шкалой. Под давлением трубка стремится распрямиться, её свободный конец перемещается и через механизм поворачивает стрелку. Точность таких приборов обычно составляет классы 1,0; 1,5; 2,5. Для сред с пульсирующим давлением применяют демпферы и жидкостное заполнение корпуса.

¶Электронные определители

В электронных приборах давление воздействует на мембрану с наклеенными тензорезисторами либо на ёмкостный элемент. Изменение сопротивления или ёмкости преобразуется в электрический сигнал, который оцифровывается и выводится на дисплей. Преимущества — высокая точность, малые габариты, возможность передачи данных и интеграции в системы автоматики. Такие датчики применяются в промышленности, медицине, авиации, системах отопления и водоснабжения.

¶Медицинские определители давления

Тонометр — прибор для неинвазивного измерения артериального давления. Механические (анероидные) модели работают по методу Короткова с использованием манжеты, груши и стетоскопа. Автоматические и полуавтоматические тонометры оснащены электронным датчиком и компрессором, определяют давление осциллометрическим методом. Нормальными показателями у взрослого человека считаются значения около 120/80 мм рт. ст., однако индивидуальные нормы варьируются.

¶Автомобильные манометры

Для контроля давления в шинах используют компактные манометры: стрелочные, механические шкальные или цифровые. Рекомендуемое давление указывается производителем автомобиля и обычно составляет 1,8–2,5 бар. Отклонение от нормы влияет на расход топлива, управляемость и износ покрышек.

¶Поверка и калибровка

Точность определителей давления подлежит периодической поверке в метрологических службах. Эталоном служат грузопоршневые манометры и калибраторы. Межповерочный интервал для технических манометров обычно составляет один-два года. Погрешность прибора нормируется классом точности.

¶Применение

Определители давления используются в энергетике, нефтегазовой отрасли, химической промышленности, коммунальном хозяйстве, медицине, авиации и на транспорте. Они обеспечивают контроль технологических процессов, безопасность оборудования и диагностику состояния систем.