Izmerenie_temperatury_i_davlenia (1)

Работу выполнил
Студент группы 2301
Рындин Максим
Лабораторная работа №2

Измерение давления
Давление (P), как и температура, является одним из основных параметров состояния вещества, которое характеризует нормально распределенную силу (F), действующую со стороны одного тела на единицу поверхности (S) другого. P=F/S.
Единицей измерения давления принят Паскаль (Па), равный давлению, создаваемому силой в 1 ньютон, действующий на площадь в 1 м2. На шкалах измерителей давления могут наноситься кратные значения названной единицы, например, меганьютон на метр квадратный (МН/м2); бар (1 бар = 105 Н/м2); миллибар (1 мбар = 102 Н/м2). В течение переходного периода разрешается применение следующих единиц: кгс/см2 = 98066,5 (Н/м2); мм рт. ст. (1 мм рт. ст. = 1,00000014 Тор = 133,3224 Н/м2).
Другие, ранее применявшиеся единицы: 1 ат = 1 кгс/см2- техническая атмосфера; 1 атм = 1,033227 кгс/см2 = 760 Тор – физическая атмосфера; 1 мм вод.ст. = 0,00011 кгс/см2.
В англосаксонских странах еще находят применение следующие единицы: 1 фунт/дюйм2 = 0,070307208 кгс/см2 (Великобритания) и 1 фунт/дюйм2 (рsi) = 0,070306682 кгс/см2 (США). Единица рsig (фунт на квадратный дюйм) употребляется в США для измерения избыточного (по отношению к атмосферному) давления.
Давление, измеряемое относительно вакуума, называют давлением абсолютным (ДА). Барометрическое давление (ДБ) - это абсолютное давление земной атмосферы. Оно зависит от конкретных условий измерения: температуры воздуха и высоты над уровнем моря. Давление, которое больше или меньше атмосферного, но измеряется относительно атмосферного, называют соответственно избыточным (ДИ) или давлением разрежения, вакуумметрическим (ДВ). Очевидно, что ДА=ДБ+ДИ или ДА=ДБ-ДВ. При измерении разности давлений сред в двух различных процессах или двух точках одного процесса, причем таких, что ни одно из давлений не является атмосферным, такую разность называют дифференциальным давлением (ДД).
Манометр (от греч. manos - редкий, неплотный и metreo - измеряю) – это измерительный прибор, с помощью которого определяется давление рабочей среды в различных системах – жидкости, газа, вязких веществ. Существует несколько видов манометров, которые отличаются по типу расчета давления и сфере применения.
По принципу действия манометры делятся на жидкостные, грузопоршневые, деформационные, электрические. Жидкостные манометры основаны на гидростатическом принципе – измеряемое давление уравновешивается давлением высоты столба манометрической жидкости (воды, ртути). В грузопоршневых манометрах сила, действующая на поршень с известной площадью, уравновешивается гирями. В деформационных манометрах измеряемое давление определяется по деформации упругого (чувствительного) элемента. Действие электрических манометров основано на зависимости электрических параметров манометрического преобразователя от измеряемого давления.


По виду измеряемого давления манометры подразделяют на приборы измерения избыточного и абсолютного давления - собственно манометры, разрежения - вакуумметры, давления и разрежения - мановакуумметры, атмосферного давления - барометры и разностного давления - дифференциальные манометры (дифманометры). Манометры, вакуумметры и мановакуумметры для измерения небольших (до 20 - 40 кПа) давлений газовых сред называют соответственно напоромерами, тягомерами и тягонапоромерами, а дифманометры с таким диапазоном измерения –микроманометрами.


Жидкостные манометры
В жидкостных манометрах используется принцип сообщающихся сосудов, в которых уровни рабочей жидкости совпадают при равенстве давлений над ними, а при неравенстве занимают такое положение, когда избыточное давление в одном из сосудов уравновешивается гидростатистическим давлением избыточного столба жидкости в другом. Такие манометры выполняются двухтрубными (или U-образными) и однотрубными (или чашечными) (рис. 2.2).

Деформационные манометры
По мере развития промышленности, особенно в связи с появлением паровых машин и железных дорог, потребовались более удобные, чем жидкостные манометры приборы. Деформационные манометры содержат упругие чувствительные элементы, осуществляющие преобразование давления в пропорциональное перемещение рабочей точки этого элемента. Рабочий диапазон выбирается в области упругих деформаций с обеспечением запаса на случай перегрузки чувствительного элемента.

Трубчато-пружинные манометры
В трубчато-пружинных манометрах в качестве чувствительного элемента применяется трубчатая пружина, которая может быть выполнена одновитковой или многовитковой.
Мембранные манометры
Принцип действия мембранных манометров основан на измерении деформации гофрированной мембраны, односторонне нагружаемой контролируемым давлением. Максимальный прогиб мембран (1 мм) значительно меньше хода трубчатых пружин (2-3 мм), вследствие чего кинематическая передача на стрелку прибора должна иметь большее передаточное число. Мембраны обладают значительной жесткостью и потому менее восприимчивы к вибрациям. Защита от агрессивных жидкостей и газов обеспечивается нанесением на мембраны защитных покрытий или пленок. Защита мембран от перегрузок по давлению осуществляется сравнительно просто. Диапазон измерения мембранных манометров находится в пределах 634000 мм.вод.ст. и 0,625 бар. По точности измерения обычно выпускаемые промышленностью мембранные манометры соответствуют классу 1,6 (погрешность не превышает 1,6% диапазона измерения).

Сильфонные манометры
Сильфоном называется тонкостенная цилиндрическая трубчатая оболочка с поперечной кольцевой гофрировкой (с целью увеличения её прогиба под действием давления). Сильфоны изготовляют в двух вариантах: бесшовные из тонкостенных цельнонатянутых трубок (рис.2.8, а) и сварные из плоских гофрированных кольцевых мембран (рис.2.8, б). Сварные сильфоны более чувствительны, чем бесшовные, т.к. могут быть изготовлены с большей глубиной гофров, более стабильны по своим упругим свойствам, а также более просты в изготовлении. Однако большое количество сварных швов снижает надежность таких сильфонов.

Электрические манометры
Действие электрических манометров основано на зависимости электрических параметров манометрического преобразователя от измеряемого давления. Измеряемое давление, оказывая воздействия на чувствительный элемент, изменяет его собственные электрические параметры: сопротивление, ёмкость, частоту или заряд, которые становятся мерой этого давления. К электрическим манометрам относятся пьезоэлектрические, манометры с тензопреобразователями, ионизационные.



Пьезоэлектрические манометры
Принцип действия пьезоэлектрических манометров основан на пьезоэлектрическом эффекте, сущность которого состоит в возникновении электрических зарядов на поверхности сжатой кварцевой пластины, которая вырезается перпендикулярно электрической оси кристаллов кварца.
Кварц в отличие от других сегнетоэлектриков, обладающих пьезоэффектом, является механически прочным и имеет высокую жёсткость.
Пьезоэлектрическая постоянная, составляющая около 13 EMBED Equation.3 1415 Кл/Н, отличается стабильностью и слабой зависимостью от температуры, что позволяет использовать пьезопреобразователи для измерения давления высокотемпературных сред. Из-за утечки заряда пьезоэлектрические преобразователи не используются для измерения статических давлений. С целью повышения чувствительности несколько кварцевых пластин включаются параллельно. Верхний предел измерения давления у этих приборов достигает 100 МПа (1000 кгс/см2).
Манометры с тензопреобразователями
(тензорезисторные манометры)
Тензорезисторные манометры по быстродействию приближаются к пьезоэлектрическим манометрам. В манометрах с тензопреобразователями используется зависимость активного сопротивления проводника или полупроводника от степени его деформации. Тензорезисторные манометры представляют собой мембраны, на которых размещены проволочные, фольговые или полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется при деформации мембраны под действием давления.


Приборы выпускаются в нескольких модификациях, предназначенных для измерения избыточного давления (ДИ), вакуума (ДВ), избыточного давления и вакуума (ДИВ), абсолютного давления (ДА), разности давлений (ДД), гидростатического давления (ДГ).

Ионизационные манометры
Ионизационные манометры наиболее чувствительные измерительные приборы для очень низких давлений. Для измерения давления в диапазоне 10-110-8 Па используются ионизационные манометры. Они измеряют давление косвенно через измерение ионов образующихся при бомбардировке газа электронами. Чем меньше плотность газа, тем меньше ионов будет образовано. Термоэлектроны соударяются с атомами газа и генерируют ионы. Ионы притягиваются к электроду под подходящим напряжением, известным как коллектор. Ток в коллекторе пропорционален скорости ионизации, которая является функцией давления в системе. Таким образом, измерение тока коллектора позволяет определить давление газа. Имеется несколько подтипов ионизационных манометров.








13PAGE 15


13PAGE 14315





Приложенные файлы

  • doc 18279900
    Размер файла: 68 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий