Приборы для измерения давления¶

Приборы для измерения давления — это группа средств измерений, предназначенных для определения величины избыточного, абсолютного или дифференциального давления жидкостей, газов и паров. Давление как физическая величина выражает силу, действующую на единицу площади поверхности, и измеряется в паскалях (Па), барах, миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) или технических атмосферах. Приборы данного класса применяются в промышленности, медицине, метеорологии, научных исследованиях и быту.

¶Классификация

Приборы для измерения давления различают по нескольким признакам.

По роду измеряемой величины выделяют:

• манометры — для избыточного давления (выше атмосферного);
• вакуумметры — для разрежения (ниже атмосферного);
• мановакуумметры — для избыточного давления и разрежения;
• барометры — для атмосферного давления;
• дифференциальные манометры — для разности давлений;
• напоромеры и тягомеры — для малых избыточных давлений и разрежений.

По принципу действия различают жидкостные, деформационные (механические), грузопоршневые, электрические и тепловые приборы.

¶Жидкостные приборы

Простейший тип основан на уравновешивании измеряемого давления столбом жидкости. К ним относятся U-образные манометры, чашечные и поплавковые приборы. Величина давления определяется по высоте столба рабочей жидкости (вода, ртуть, спирт). Такие устройства отличаются простотой и высокой точностью при малых давлениях, но громоздки и непригодны для больших значений.

¶Деформационные манометры

Наиболее распространённый класс. Чувствительный элемент деформируется под действием давления, а перемещение передаётся на стрелку или преобразуется в электрический сигнал.

• Трубчатая пружина (трубка Бурдона) — изогнутая полая трубка, распрямляющаяся под давлением. Основа большинства стрелочных манометров.
• Мембранные приборы — используют прогиб упругой мембраны; применяются для малых давлений и агрессивных сред.
• Сильфонные приборы — чувствительный элемент в виде гофрированной оболочки.
• Пружинные (винтовые) манометры.

Диапазон измерений деформационных манометров — от долей до тысяч мегапаскалей. Класс точности обычно от 0,4 до 2,5.

¶Грузопоршневые манометры

Действие основано на уравновешивании давления грузом, действующим на поршень известной площади. Отличаются высокой точностью (классы 0,005–0,05) и используются как эталонные и калибровочные средства, а также для поверки других приборов.

¶Электрические и электронные приборы

Преобразуют давление в электрический сигнал посредством тензорезистивных, ёмкостных, пьезоэлектрических или индуктивных датчиков. Широко применяются в автоматизированных системах, где требуется дистанционная передача показаний, регистрация и обработка данных. К ним относятся датчики давления, преобразователи давления, цифровые манометры.

¶Тепловые и ионизационные приборы

Для измерения глубокого вакуума используют тепловые (термопарные, на основе теплопроводности газа) и ионизационные манометры, где давление оценивается по ионному току. Эти приборы работают в диапазоне от 10⁻¹ до 10⁻¹² мм рт. ст.

¶Медицинские приборы

В медицине давление измеряют тонометрами. Механические тонометры работают по манжетному методу Короткова с использованием ртутного или пружинного манометра. Электронные (автоматические и полуавтоматические) тонометры применяют осциллометрический метод и выводят результат на дисплей. Также существуют инвазивные датчики для измерения внутрисосудистого и внутричерепного давления.

¶Метрологические характеристики

Основные параметры приборов: диапазон измерений, класс точности, чувствительность, порог чувствительности, вариация показаний, рабочая среда и температурный диапазон. Точность выражается приведённой или относительной погрешностью. Поверка и калибровка выполняются по эталонным средствам в соответствии с государственными стандартами.

¶Применение

Приборы для измерения давления используются в нефтегазовой, химической, энергетической, пищевой промышленности, в системах отопления и водоснабжения, на транспорте, в авиации и космонавтике, в метеорологии, медицине и лабораторной практике. Выбор типа прибора определяется измеряемой средой, диапазоном давлений, требуемой точностью и условиями эксплуатации.