Alt om manometre-hvad de er, og hvordan de fungerer

guider

manometre er præcisionsinstrumenter, der bruges til at måle tryk, hvilket er den kraft, der udøves af en gas eller væske pr. Afhængigt af typen og hvordan de er konfigureret, kan manometre opsættes for at give en måling af forskellige trykværdier. En almindelig type manometer, som de fleste mennesker er bekendt med, er den, som læger og medicinske fagfolk bruger til at måle og overvåge en patients blodtryk. Denne type manometer kaldes et sphygmomanometer.

denne artikel vil beskrive de forskellige typer manometre, forklare, hvordan de fungerer, præsentere deres applikationer og diskutere korrektionsfaktorovervejelser, der anvendes til manometre.

Trykdefinitioner

det er nyttigt at gennemgå et par grundlæggende principper, der vedrører tryk. Tryk er et mål for mængden af kraft (F), der udøves pr.arealenhed (a):

måleenheden for tryk er derfor en kraftværdi divideret med en kvadratisk afstandsværdi. I metriske enheder er enheden et mål for tryk nyheder / (meter) 2, kendt som en Pascal (Pa). Andre fælles tryk måleenheder omfatter pounds per kvadrat tomme (psi), millibars, atmosfærer (atm), millimeter kviksølv (mm Hg), og inches af vand (i H2O).

tryk kan repræsenteres i form af tre specifikke kategorier:

• absolut tryk
• Gauge tryk
• differenstryk

absolut tryk måler værdien af tryk, der udøves i forhold til det absolutte nultryk af et vakuum. Målertryk præsenterer forskellen mellem den målte værdi af tryk og det lokale atmosfæriske tryk (tænk i form af en dæktrykmåler). Differenstryk bruges til at beskrive at foretage en måling, der er forskellen mellem to (ukendte) trykniveauer, hvor der ikke er specificeret et referencetryk, men det er stadig vigtigt at måle mængden af tryk, hvormed de to adskiller sig.

derfor kan total eller absolut tryk defineres i form af målertryk og atmosfærisk tryk som følger:

typer af manometre

manometre kan bredt klassificeres som værende af to hovedtyper, analoge manometre og digitale manometre, som hver især diskuteres nedenfor.

analoge manometre og hvordan de fungerer

analoge manometre bruger en væske, der er indeholdt i et U-formet rør og fungerer ved hjælp af princippet om hydrostatisk Balance. Væsken i røret vil sætte sig til lige højde i hvert ben af røret, når begge ender er åbne for Atmosfærisk tryk. Men hvis der påføres positivt tryk på et af benene på det U-formede rør, falder væskeniveauet i det ben og stiger i det andet ben. Dette skyldes, at trykket vil tvinge væsken til at falde i det ene ben og stige i det andet, indtil vægten af væskesøjlen, der er resultatet af det påførte tryk, er tilstrækkelig til at modsætte sig denne trykværdi. Derfor repræsenterer den lodrette afstand mellem væskeniveauet i rørets to ben et mål for mængden af tryk, der påføres. Disse almindelige typer analoge manometre kaldes U-rørmanometre. Den trykværdi (P), der observeres, er en funktion af højden (h) og densiteten (Kurt) af væsken, der anvendes i manometeret, værdien (g), der repræsenterer gravitationskonstanten.

en anden type analog manometer er brøndtype manometer, undertiden omtalt som et cistern manometer. Manometeret af brøndtypen er som U-rørstil, forskellen er, at et af benene på U har et tværsnitsareal, der er meget større end det andet ben. Dette arrangement resulterer i en mindre bevægelse af væskeniveauet i det større ben, når det udsættes for tryk, hvilket effektivt tillader brugen af en enkelt skala at læse for at opnå trykværdien i modsætning til to skalaer i U-rørstil.

skrå manometre som navnet antyder er designet med et rør, der ikke sidder lodret, men snarere i en lav vinkel i forhold til vandret plan. Dette design gør det muligt at observere en relativt lille mængde trykændring af instrumentet, hvilket giver forbedret følsomhed og opløsning.

en anden type manometer kaldes et absolut manometer. Absolutte manometre bruger et forseglet ben, der kun tillader, at et ben på manometerrøret udsættes for det udvendige tryk. På den forseglede side findes der en vakuumtilstand, der repræsenterer absolut nultryk forseglet af en kviksølvkolonne. Manometeret måler derfor absolut tryk i stedet for at måle tryk eller differenstryk. Denne type manometer kan enten være brøndstil af U-rørstil beskrevet ovenfor. Kviksølvbarometre, der måler atmosfæretrykket, er et almindeligt eksempel på et absolut manometer.

forskellige væsker anvendes i analoge manometre. Almindelige væsker er vist i tabel 1 nedenfor, som undertiden kaldes manometriske væsker. Ved at ændre den anvendte væske kan nøjagtigheden, rækkevidden og følsomheden af det analoge manometer varieres. Væsker med densiteter højere end vand giver højere intervaller, men lavere opløsninger. Tilsvarende vil sænkning af densiteten af den manometriske væske, også kaldet indikationsvæsken, reducere trykområdet, men øge dets følsomhed.

tabel 1 – Eksempler på angivelse af væsker til brug i manometre

* specifik tyngdekraft repræsenterer forholdet mellem væskens densitet i forhold til vandtætheden.

angiver væske	temperaturområde	specifik tyngdekraft*
høj renhed kviksølv	-30of – 200of	13.54 @ 71.6oF
Red Oil #827	40oF – 120oF	0.827 @ 60oF
Red Unity Oil # 100	30oF – 100oF	1.00 @ 73oF
Green Concentrate #1000	40oF – 120oF	1.000 @ 55oF
Acetylene Tetrabromide	40oF – 100oF	2.95 @ 78oF
Dibutyl Phthalate	20oF – 150oF	1.04 @ 80of

digitale manometre og hvordan de virker

digitale manometre, også kendt som elektroniske manometre, er ikke afhængige af hydrostatisk Balance af væsker for at bestemme tryk. I stedet indeholder de en tryktransducer, en enhed, der kan konvertere et observeret trykniveau til et elektrisk signal, hvis karakteristiske værdi er proportional med eller en fuldmagt til trykets størrelse. Den elastiske del af transduceren afbøjes under tryk, og denne afbøjning omdannes derefter til en værdi af en elektrisk parameter, der kan detekteres og kalibreres til en trykaflæsning. Tryktransducere bruger typisk en af tre typer elektriske parametre – resistive, kapacitive eller induktive.

1. Resistive transducere resulterer i, at deformationen ændrer den elektriske modstand af en belastningsmåler.
2. kapacitive transducere er afhængige af ændringer i værdien af den observerede kapacitans som følge af deformationen, der ændrer den relative position af de to plader i en kondensator.
3. induktive transducere bruger deformationen af den elastiske del til at ændre den lineære bevægelse af en fastgjort ferromagnetisk kerne i en spole eller induktor. Denne bevægelse varierer den inducerede emf og AC strøm genereret i spolen.

for at udføre målinger på meget lave tryk er der yderligere typer tryktransducerformater, herunder en Pirani-måler, termoelementtransducer og ioniseringsmåler. Lavtryksmanometre kaldes også mikromanometre.

digitale manometre nogle fordele i forhold til analoge modeller. Digitale manometre:

• er bærbare i størrelse, vejer mindre og har letlæselige skærme.
• kan interface med en computer eller programmerbar logic controller (PLC).
• stol ikke på brugen af manometriske væsker, hvoraf nogle (f.eks.
• er ikke underlagt problemer vedrørende væskeegenskaber, der kan påvirke målingernes nøjagtighed.
• kan korrigere for afvigelser fra standardbetingelser via programmeringsprogram.

da de ikke er en primær standard, kræver de dog periodisk kalibrering mod en primær standard.

korrektioner af væskeegenskaber, der gælder for manometre

analoge manometre, der er afhængige af væskernes egenskaber, er underlagt behovet for korrektioner. Tætheden af væsker er ikke konstant med temperaturen, og tyngdefeltstyrken varierer som en funktion af både højden over havets overflade og breddegraden. Disse kendsgerninger kræver anvendelse af korrektionsmetoder og behovet for at etablere standardreferencer, så der kan fastlægges og aftales en definition af pres. Reference 5 nedenfor indeholder en fuldstændig forklaring af de metoder, der gælder for disse korrektioner, som kun kort præsenteres her.

• korrektion for Væsketæthed – justerer for det faktum, at densiteten af den indikerende væske ikke er konstant med temperatur
• korrektion for gravitationsfelt – justerer for variationen i tyngdefeltets styrke ved en given højde og breddegrad i forhold til dens værdi ved havniveau og 45.54on lattitude
• korrektion for trykhoved-justerer for forskellen mellem væskesøjletætheden og trykmediet i samme højde
• korrektion for Skalaændringer-justerer for det faktum – at de markerede skalagraderinger vil ændre deres separationsafstand på grund af ændringen i den temperatur, ved hvilken trykaflæsningen udføres (dette på grund af termisk ekspansion/sammentrækning af det materiale, hvorfra skalaen er konstrueret)
• korrektion for kompressibilitet af væsker – denne korrektion er hovedsageligt anvendelig ved højere tryk hvor væsketætheden kan ændre sig på grund af væskens kompression
• andre korrektioner – disse inkluderer absorption af gas af væsken, der kan ændre dens densitet, såvel som den kapillære virkning, der påvirker, hvordan aflæsningen fortolkes ud fra skalaen

hvordan manometre bruges

manometre bruges i en række industrier og kan måle tryk og strømningshastighed. Almindelige anvendelser inkluderer:

• vedligeholdelse af HVAC-systemer
• overvågning af meteorologiske og vejrforhold
• overvågning af gastryk i rørsystemer
• målinger af væskestrøm
• fysiologiske målinger såsom blodtryk
• overvågning af kompressorsystemer

oversigt

denne artikel præsenterede en kort gennemgang af manometre og hvordan de fungerer. For information om andre produkter, se vores yderligere guider eller besøg Thomas Supplier Discovery Platform for at finde potentielle forsyningskilder eller se detaljer om specifikke produkter.

kilder:

1. https://www.enotes.com/homework-help/how-does-manometer-work-what-its-purpose-how-can-531462
2. https://sciencing.com/do-manometers-work-5187684.html
3. https://www.brighthubengineering.com/marine-engines-machinery/106548-using-a-u-tube-manometer-for-measuring-fluid-and-gas-pressures/
4. https://faraday.physics.utoronto.ca/PVB/Harrison/Manometer/Manometer.html
5. https://www.meriam.com/assets/eng/050-MHB-1.pdf https://sciencestruck.com/manometer-working-principle-types-applications
6. http://www.dwyer-inst.com/DC/HVACCatalog/
8. http://www.validyne.com/blog/simplicity-accuracy-nothing-beats-pressure-manometer/
10. https://sciencing.com/inclined-manometer-advantages-8761430.html
11. https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN1573.pdf?&srch=1
12. https://www.surecontrols.com/how-low-pressure-transducers-work/
13. https://www.fierceelectronics.com/components/manometer-basics

andre skifer art

• måling af dugpunktet
• alt om fugtanalysatorer og fugtmålere