Приборы для измерения давления¶

Прибор для измерения давления — общее название группы устройств, предназначенных для определения величины давления жидкостей, газов или атмосферного воздуха. В зависимости от конструктивного принципа такие приборы делятся на жидкостные, механические (деформационные), электронные и комбинированные. Наибольшее распространение в быту и медицине получили тонометры — приборы для измерения артериального давления человека, тогда как в технике и метеорологии применяются манометры, барометры, вакуумметры и датчики давления.

¶Общие принципы измерения

Любой прибор для измерения давления опирается на один из нескольких физических принципов:

• Гидростатический — уравновешивание измеряемого давления столбом жидкости известной плотности (вода, ртуть, спирт).
• Деформационный (механический) — измерение упругой деформации чувствительного элемента: трубчатой пружины, мембраны, сильфона.
• Тензометрический — преобразование деформации мембраны в изменение электрического сопротивления тензодатчика.
• Пьезоэлектрический — возникновение электрического заряда на поверхности кристалла под действием давления.
• Ёмкостный и индуктивный — изменение ёмкости или индуктивности чувствительного элемента при прогибе мембраны.

Выбор принципа определяется диапазоном давлений, требуемой точностью, условиями эксплуатации и стоимостью.

¶Виды приборов

¶Жидкостные манометры

Простейший тип — U-образная трубка, заполненная жидкостью. Разность уровней в коленах пропорциональна измеряемому давлению. К этой группе относятся чашечные манометры, микроманометры и ртутные барометры. Они отличаются высокой точностью, но громоздки, чувствительны к наклону и непригодны для больших давлений. В метеорологии ртутный барометр долгое время был эталонным прибором для измерения атмосферного давления.

¶Деформационные манометры

Основной рабочий элемент — изогнутая трубчатая пружина (трубка Бурдона), мембрана или сильфон. Под давлением элемент деформируется, и эта деформация через рычажный механизм передаётся на стрелку циферблата. Такие манометры применяются для контроля давления в котлах, трубопроводах, баллонах, системах отопления и водоснабжения. Рабочий диапазон — от долей до сотен мегапаскалей.

¶Электронные и цифровые приборы

В электронных устройствах давление воспринимает мембрана с тензо- или ёмкостным датчиком, а результат выводится на цифровой дисплей. Они компактны, удобны в считывании, часто имеют память, таймер и функцию автоматической накачки. Именно к этому классу относятся современные автоматические тонометры.

¶Барометры и высотомеры

Барометр измеряет атмосферное давление. Ртутные и анероидные барометры используются на метеостанциях, а барометры-высотомеры — в авиации и альпинизме для определения высоты над уровнем моря по зависимости давления от высоты.

¶Измерение артериального давления

Артериальное давление измеряют тонометрами. Метод, предложенный в 1905 году российским врачом Николаем Коротковым, основан на выслушивании звуковых тонов в артерии при постепенном выпускании воздуха из манжеты. Различают два показателя: систолическое («верхнее») и диастолическое («нижнее») давление, измеряемые в миллиметрах ртутного столба.

По конструкции тонометры делятся на:

Точность измерения зависит от правильного положения манжеты, размера руки, позы пациента и отсутствия движений во время процедуры.

¶Технические и промышленные приборы

В промышленности применяются манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры и тягомеры. Они контролируют давление пара, газа, воды и агрессивных сред. Для опасных условий выпускаются коррозионностойкие, виброустойчивые и взрывозащищённые модели. Датчики давления встраиваются в автоматические системы управления, где сигнал передаётся на контроллеры и регистрируется в реальном времени.

¶Классы точности и поверка

Каждый прибор имеет класс точности — нормированную погрешность, выраженную в процентах от диапазона измерений. Наиболее точные лабораторные приборы относятся к классу 0,1–0,4, технические — к 1,0–2,5. Средства измерений подлежат периодической поверке или калибровке в метрологических службах. Без действующей поверки показания прибора не считаются официально достоверными.

¶Выбор прибора

При выборе учитывают измеряемую среду, диапазон и класс точности, условия эксплуатации, наличие агрессивных веществ, температуру и вибрации. Для домашнего контроля артериального давления важны размер манжеты, удобство интерфейса и возможность сохранения результатов. Для технических задач — присоединительный размер, материал корпуса и устойчивость к перегрузкам.