Gidsen
Ed Edwards
delen:
Manometers zijn precisie-instrumenten die worden gebruikt om de druk te meten, dat is de kracht die wordt uitgeoefend door een gas of vloeistof per oppervlakte-eenheid als gevolg van de effecten van het gewicht van dat gas of vloeistof door zwaartekracht. Afhankelijk van het type en de manier waarop ze zijn geconfigureerd, kunnen manometers worden ingesteld om verschillende drukwaarden te meten. Een veel voorkomend type manometer waarmee de meeste mensen bekend zijn, is degene die artsen en medische professionals gebruiken om de bloeddruk van een patiënt te meten en te controleren. Dit type manometer wordt een bloeddrukmeter genoemd.
Dit artikel beschrijft de verschillende soorten manometers, legt uit hoe ze werken, presenteert hun toepassingen, en bespreekt correctiefactor overwegingen gebruikt voor manometers.
Drukdefinities
Het is nuttig enkele basisprincipes die betrekking hebben op druk te herzien. Druk is een maat voor de hoeveelheid kracht (F) die wordt uitgeoefend per oppervlakte-eenheid (A):
De meeteenheid voor druk is daarom een krachtwaarde gedeeld door een kwadraatafstand. In metrische eenheden is de eenheid Een maat voor druk Newton / (meter)2, bekend als een Pascal (Pa). Andere gemeenschappelijke drukeenheden van maatregel omvatten pond per vierkante inch( psi), millibars, atmosferen (atm), millimeter kwik (mm Hg), en inches van water (in H2O).
druk kan worden weergegeven in drie specifieke categorieën:
- Absolute druk
- Ijkdruk
- Verschildruk
Absolute druk meet de waarde van de druk die wordt uitgeoefend ten opzichte van de absolute nuldruk van een vacuüm. Gauge pressure presenteert het verschil tussen de gemeten waarde van de druk en de lokale Atmosferische druk (denk in termen van een bandenspanningsmeter). Drukverschil wordt gebruikt om een meting te beschrijven die het verschil is tussen twee (onbekende) drukniveaus, waarbij er geen referentiedruk wordt gespecificeerd, maar het meten van de hoeveelheid druk waarmee de twee verschillen nog steeds belangrijk is.
daarom kan de totale of absolute druk als volgt worden gedefinieerd in termen van overdruk en atmosferische druk:
typen Manometers
Manometers kunnen globaal worden ingedeeld als zijnde van twee hoofdtypen, analoge manometers en digitale manometers, die elk hieronder worden besproken.
analoge Manometers en hoe ze werken
analoge manometers maken gebruik van een vloeistof die zich in een U-vormige buis bevindt en werkt volgens het principe van hydrostatische balans. De vloeistof in de buis zal zich op gelijke hoogte in elk been van de buis wanneer beide uiteinden open zijn voor atmosferische druk. Maar als positieve druk wordt uitgeoefend op een van de benen van de U-vormige buis, zal het vloeistofniveau in dat been vallen en stijgen in het andere been. Dit komt omdat de druk de vloeistof zal dwingen om te vallen in het ene been en stijgen in de andere tot het gewicht van de kolom van de vloeistof die het gevolg is van de toegepaste druk is genoeg om tegen die drukwaarde. Daarom is de verticale afstand tussen het niveau van de vloeistof in de twee benen van de buis een maat voor de hoeveelheid druk die wordt uitgeoefend. Deze veel voorkomende soorten analoge manometers worden aangeduid als u buis manometers. De waargenomen drukwaarde (P) is een functie van de hoogte (h) en dichtheid (ρ) van de in de manometer gebruikte vloeistof, waarbij de waarde (g) de gravitatieconstante vertegenwoordigt.
een ander type analoge manometer is de manometer van het puttype, soms ook een stortbakmanometer genoemd. De put type manometer is als de U buis stijl, het verschil is dat een van de benen van de U heeft een dwarsdoorsnede gebied dat veel groter is dan dat van de tweede been. Deze opstelling resulteert in een kleinere beweging van het vloeistofniveau in het grotere been bij blootstelling aan druk, waardoor effectief het gebruik van een enkele schaal kan worden gelezen om de drukwaarde te verkrijgen, in tegenstelling tot twee schalen in de U-buisstijl.
hellende Manometers zoals de naam al aangeeft zijn ontworpen met een buis die niet verticaal zit, maar eerder onder een ondiepe hoek ten opzichte van het horizontale vlak. Dit ontwerp laat een relatief kleine hoeveelheid drukverandering toe om door het instrument te worden waargenomen, waardoor verbeterde gevoeligheid en resolutie wordt geboden.
een ander type manometer wordt een absolute manometer genoemd. Absolute manometers gebruiken een verzegelde poot die het mogelijk maakt slechts één poot van de manometerbuis aan de buitendruk te bloot te stellen. Aan de verzegelde zijde bestaat een vacuümconditie die een absolute nuldruk vertegenwoordigt die door een kwikkolom wordt verzegeld. De manometer meet daarom de absolute druk in plaats van de drukdruk of Verschildruk. Dit type manometer kan ofwel de goed stijl van u buis stijl hierboven beschreven. Kwikbarometers die de atmosferische druk meten zijn een algemeen voorbeeld van een absolute manometer.
verschillende vloeistoffen worden gebruikt in analoge manometers. Gemeenschappelijke vloeistoffen worden weergegeven in Tabel 1, hieronder, die soms worden aangeduid als manometrische vloeistoffen. Door de gebruikte vloeistof te veranderen, kunnen de nauwkeurigheid, het bereik en de gevoeligheid van de analoge manometer worden gevarieerd. Vloeistoffen met een hogere dichtheid dan water zorgen voor hogere bereiken, maar lagere resoluties. Evenzo zal het verlagen van de dichtheid van de manometrische vloeistof, ook wel de verklarende vloeistof genoemd, het drukbereik verlagen, maar de gevoeligheid verhogen.
Tabel 1-voorbeelden van Indicerende vloeistoffen voor gebruik in Manometers
|
Display-Vloeistof |
temperatuurbereik |
soortelijk gewicht* |
|
Hoge Zuiverheid Kwik |
-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 Manometers en hoe ze werken
Digitale manometers, ook bekend als elektronische manometers, zijn niet afhankelijk van hydrostatische vloeistofbalans om de druk te bepalen. In plaats daarvan bevatten ze een drukopnemer, een apparaat dat een waargenomen drukniveau kan omzetten in een elektrisch signaal waarvan de karakteristieke waarde evenredig is met, of een proxy is voor, de grootte van de druk. Het elastische gedeelte van de transducer buigt onder druk af en die vervorming wordt vervolgens omgezet in een waarde van een elektrische parameter die kan worden gedetecteerd en gekalibreerd op een drukmeting. Druktransducers maken meestal gebruik van een van de drie soorten elektrische parameters – resistief, capacitief of inductief.
- resistieve transducers resulteren in vervorming die de elektrische weerstand van een rekmeter verandert.
- Capacitieve transducers zijn afhankelijk van veranderingen in de waarde van de waargenomen capaciteit als gevolg van de vervorming die de relatieve positie van de twee platen van een condensator verandert.
- inductieve transducers gebruiken de vervorming van het elastische gedeelte om de lineaire beweging van een aangehechte ferromagnetische kern in een spoel of inductor te veranderen. Deze beweging varieert de geïnduceerde emf en AC stroom gegenereerd in de spoel.
Voor het uitvoeren van metingen bij zeer lage druk worden nog andere typen druktransducerstijlen gebruikt, waaronder een Pirani-meter, thermokoppelomvormer en ionisatiemeter. Lagedrukmanometers worden ook wel micromanometers genoemd.
Digitale manometers enkele voordelen ten opzichte van analoge modellen. Digitale manometers:
- zijn draagbaar in grootte, wegen minder en zijn voorzien van gemakkelijk af te lezen displays.
- kan communiceren met een computer of PLC (programmable logic controller).
- vertrouwen niet op het gebruik van manometrische vloeistoffen, waarvan sommige (kwik, bijvoorbeeld) giftig kunnen zijn.
- zijn niet onderhevig aan problemen in verband met vloeistofeigenschappen die van invloed kunnen zijn op de nauwkeurigheid van metingen.
- kan corrigeren voor afwijkingen van standaardomstandigheden via Softwareprogrammering.
omdat ze geen primaire standaard zijn, vereisen ze echter periodieke kalibratie ten opzichte van een primaire standaard.
correcties van de vloeistofeigenschappen die van toepassing zijn op manometers
analoge manometers die afhankelijk zijn van de eigenschappen van vloeistoffen, zijn afhankelijk van de noodzaak van correcties. De dichtheid van vloeistoffen is niet constant met de temperatuur en de zwaartekracht veldsterkte varieert als een functie van zowel de hoogte boven de zeespiegel en de breedtegraad. Deze feiten vereisen het gebruik van correctiemethoden en de noodzaak om standaardreferenties vast te stellen, zodat een definitie van druk kan worden vastgesteld en overeengekomen. Referentie 5 hieronder bevat een volledige uitleg van de methoden die van toepassing zijn op deze correcties, die hier slechts kort worden gepresenteerd.
- correctie voor Vloeistofdichtheid-wordt aangepast voor het feit dat de dichtheid van de aanwijzende vloeistof niet constant is met temperatuur
- correctie voor zwaartekrachtveld – wordt aangepast voor de variatie in de sterkte van het zwaartekrachtveld op een bepaalde hoogte en breedtegraad, ten opzichte van de waarde op zeeniveau en 45.54oN lattitude
- Correctie voor Druk-Hoofd – hiermee wordt gecompenseerd voor het verschil tussen de vloeistof kolom dichtheid en de druk van het medium van dezelfde hoogte
- Correctie voor Schaal Verandert – hiermee wordt gecompenseerd voor het feit dat de aangegeven schaal gradaties veranderen van afstand door de verandering in de temperatuur, waarbij de meting wordt uitgevoerd (dit is te wijten aan de uitzetting/krimp van het materiaal waaruit de schaal is opgebouwd)
- Correctie voor de Samendrukbaarheid van Vloeistoffen – deze correctie is vooral van toepassing bij hogere druk waarbij de Vloeistofdichtheid kan veranderen als gevolg van de compressie van de vloeistof
- andere correcties – deze omvatten de absorptie van gas door de vloeistof waardoor de dichtheid kan veranderen, evenals het capillaire effect dat van invloed is op de interpretatie van de meetschaal
hoe Manometers worden gebruikt
Manometers worden gebruikt in verschillende industrieën en kunnen druk en debiet meten. Veelvoorkomende toepassingen zijn::
- onderhoud van HVAC-systemen
- meteorologische en weeromstandighedenbewaking
- gasdrukbewaking in leidingsystemen
- Vloeistofstroommetingen
- fysiologische metingen zoals bloeddruk
- Monitoring van de werking van compressorsystemen
samenvatting
in dit artikel wordt een kort overzicht gegeven van manometers en de werking ervan. Voor informatie over andere producten, raadpleeg onze aanvullende gidsen of bezoek het Thomas Supplier Discovery Platform om potentiële leveranciers te vinden of bekijk details over specifieke producten.
bronnen:
- https://www.enotes.com/homework-help/how-does-manometer-work-what-its-purpose-how-can-531462
- https://sciencing.com/do-manometers-work-5187684.html
- https://www.brighthubengineering.com/marine-engines-machinery/106548-using-a-u-tube-manometer-for-measuring-fluid-and-gas-pressures/
- https://faraday.physics.utoronto.ca/PVB/Harrison/Manometer/Manometer.html
- https://www.meriam.com/assets/eng/050-MHB-1.pdf in
https://sciencestruck.com/manometer-working-principle-types-applications - http://www.dwyer-inst.com/DC/HVACCatalog/
- http://www.validyne.com/blog/simplicity-accuracy-nothing-beats-pressure-manometer/
- https://sciencing.com/inclined-manometer-advantages-8761430.html
- https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN1573.pdf?&srch=1
- https://www.surecontrols.com/how-low-pressure-transducers-work/
- https://www.fierceelectronics.com/components/manometer-basics
Andere Leien Kunst
- Meting van het dauwpunt
- Alles Over Vocht Analyzers en Vocht Meter