Poradniki
Ed Edwards
Share:
Manometry są precyzyjnymi przyrządami, które służą do pomiaru ciśnienia, które jest siłą wywieraną przez gaz lub ciecz na jednostkę powierzchni w wyniku wpływu ciężaru tego gazu lub cieczy z grawitacji. W zależności od typu i sposobu ich konfiguracji manometry mogą być ustawione tak, aby umożliwić pomiar różnych wartości ciśnienia. Powszechnym typem manometru, z którym większość ludzi jest zaznajomiona, jest ten, którego lekarze i specjaliści medyczni używają do pomiaru i monitorowania ciśnienia krwi pacjenta. Ten typ manometru nazywa się sfigmomanometrem.
w tym artykule opiszemy różne typy manometrów, wyjaśnimy ich działanie, przedstawimy ich zastosowania i omówimy czynniki korygujące stosowane w manometrach.
definicje ciśnienia
warto zapoznać się z kilkoma podstawowymi zasadami dotyczącymi ciśnienia. Ciśnienie jest miarą ilości siły (F), która jest wywierana na jednostkę powierzchni (a):
jednostką miary ciśnienia jest zatem wartość siły podzielona przez kwadratową wartość odległości. W jednostkach metrycznych jednostką miary ciśnienia jest Niuton / (metr)2, znany jako Pascal (Pa). Inne typowe jednostki miary ciśnienia obejmują funty na cal kwadratowy (psi), milibary, atmosfery (atm), milimetry rtęci (mm Hg) i cale wody (w H2O).
Ciśnienie można przedstawić w trzech szczególnych kategoriach:
- Ciśnienie bezwzględne
- Manometr ciśnienia
- Ciśnienie różnicowe
Ciśnienie bezwzględne mierzy wartość ciśnienia wywieranego w stosunku do bezwzględnego ciśnienia zerowego próżni. Manometr ciśnienia przedstawia różnicę między zmierzoną wartością ciśnienia a lokalnym ciśnieniem atmosferycznym (pomyśl w kategoriach manometru ciśnienia w oponach). Różnica ciśnień jest używana do opisania pomiaru, który jest różnicą między dwoma (nieznanymi) poziomami ciśnienia, gdzie nie określono ciśnienia odniesienia, ale pomiar wielkości ciśnienia, o które te dwa różnią się, jest nadal ważny.
dlatego ciśnienie całkowite lub bezwzględne można zdefiniować w kategoriach ciśnienia mierniczego i ciśnienia atmosferycznego w następujący sposób:
typy manometrów
Manometry można zasadniczo sklasyfikować jako dwa główne typy, manometry analogowe i manometry cyfrowe, z których każdy omówiono poniżej.
Manometry Analogowe i ich działanie
manometry analogowe wykorzystują płyn zawarty w rurce W Kształcie Litery U i działają zgodnie z zasadą równowagi hydrostatycznej. Płyn w rurze osiądzie na równej wysokości w każdej nodze rury, gdy oba końce są otwarte na ciśnienie atmosferyczne. Ale jeśli dodatnie ciśnienie zostanie przyłożone do jednej z nóg rury W Kształcie Litery U, poziom cieczy spadnie w tej nodze i wzrośnie w drugiej nodze. Dzieje się tak dlatego, że ciśnienie zmusi ciecz do upadku w jednej nodze i wzrostu w drugiej, aż ciężar kolumny płynu wynikający z przyłożonego ciśnienia wystarczy, aby przeciwstawić się tej wartości ciśnienia. Stąd pionowa odległość między poziomem płynu w dwóch nogach rury stanowi miarę przyłożonego ciśnienia. Te powszechne typy manometrów analogowych są określane jako manometry rurowe U. Obserwowana wartość ciśnienia (P) jest funkcją wysokości (h) i gęstości (ρ) płynu użytego w manometrze, wartość (g) reprezentuje stałą grawitacyjną.
innym typem manometru analogowego jest manometr typu studni, czasami nazywany manometrem cysterny. Manometr typu studni jest podobny do lampy U, z tą różnicą, że jedna z nóg U ma obszar przekroju poprzecznego, który jest znacznie większy niż druga noga. Taki układ powoduje mniejszy ruch poziomu płynu w większej nodze pod wpływem ciśnienia, skutecznie umożliwiając użycie pojedynczej skali do odczytu w celu uzyskania wartości ciśnienia, w przeciwieństwie do dwóch skal w stylu U tube.
Manometry skośne, jak sama nazwa wskazuje, są zaprojektowane z rurką, która nie siedzi pionowo, ale raczej pod płytkim kątem w stosunku do płaszczyzny poziomej. Taka konstrukcja pozwala na obserwację stosunkowo niewielkiej zmiany ciśnienia przez instrument, oferując w ten sposób lepszą czułość i rozdzielczość.
inny rodzaj manometru nazywa się manometrem absolutnym. Manometry absolutne wykorzystują uszczelnioną nogę, która pozwala na wystawienie tylko jednej nogi rury manometru na działanie ciśnienia zewnętrznego. Po stronie uszczelnionej występuje stan próżni, który reprezentuje zerowe ciśnienie bezwzględne zamknięte kolumną rtęci. Manometr mierzy zatem ciśnienie bezwzględne, a nie Ciśnienie lub różnicę ciśnień. Ten typ manometru może być stylem studni opisanym powyżej. Barometry rtęciowe mierzące ciśnienie atmosferyczne są powszechnym przykładem manometru absolutnego.
w manometrach analogowych stosowane są różne płyny. Typowe płyny przedstawiono w tabeli 1, poniżej, które są czasami określane jako płyny manometryczne. Zmieniając używany płyn, można zmieniać dokładność, zakres i czułość manometru analogowego. Płyny o gęstości wyższej niż woda zapewniają wyższe zakresy, ale niższe rozdzielczości. Podobnie obniżenie gęstości płynu manometrycznego, zwanego także płynem wskazującym, zmniejszy Zakres ciśnienia, ale zwiększy jego czułość.
Tabela 1 – Przykłady Wskazywania płynów do stosowania w manometrach
|
płyn wskazujący |
||
|
wysoka czystość rtęci |
||
|
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 |
Manometry cyfrowe i ich działanie
manometry Cyfrowe, znane również jako manometry elektroniczne, nie opierają się na równowadze hydrostatycznej płynów w celu określenia ciśnienia. Zamiast tego zawierają przetwornik ciśnienia, urządzenie, które może przekształcić obserwowany poziom ciśnienia w sygnał elektryczny, którego wartość charakterystyczna jest proporcjonalna do lub pośrednicząca dla wielkości ciśnienia. Część elastyczna przetwornika odkształca się pod ciśnieniem, a to ugięcie jest następnie przekształcane na wartość parametru elektrycznego, który można wykryć i skalibrować do odczytu ciśnienia. Przetworniki ciśnienia zazwyczaj wykorzystują jeden z trzech typów parametrów elektrycznych-rezystancyjny, pojemnościowy lub indukcyjny.
- przetworniki rezystancyjne powodują odkształcenie zmieniające opór elektryczny tensometru.
- przetworniki pojemnościowe polegają na zmianach wartości pojemności obserwowanej w wyniku odkształcenia zmieniającego względne położenie dwóch płyt kondensatora.
- przetworniki indukcyjne wykorzystują odkształcenie części sprężystej do zmiany ruchu liniowego dołączonego rdzenia ferromagnetycznego w cewce lub cewce indukcyjnej. Ruch ten zmienia indukowany emf i prąd przemienny generowany w cewce.
do wykonywania pomiarów przy bardzo niskich ciśnieniach stosuje się dodatkowe typy przetworników ciśnienia, w tym miernik Pirani, przetwornik typu termopary i miernik jonizacji. Manometry Niskociśnieniowe nazywane są również mikromanometrami.
manometry cyfrowe mają pewne zalety w stosunku do modeli analogowych. Manometry cyfrowe:
- są przenośne, ważą mniej i mają czytelne wyświetlacze.
- może współpracować z komputerem lub programowalnym sterownikiem logicznym (PLC).
- nie polegaj na stosowaniu płynów manometrycznych, z których niektóre (np. rtęć) mogą być toksyczne.
- nie podlegają kwestiom dotyczącym właściwości cieczy, które mogą mieć wpływ na dokładność pomiarów.
- może korygować odchylenia od warunków standardowych poprzez programowanie oprogramowania.
ponieważ nie są one standardem pierwotnym, wymagają jednak okresowej kalibracji w stosunku do standardu pierwotnego.
korekcje właściwości płynów stosowane do manometrów
manometry analogowe, które opierają się na właściwościach płynów, wymagają korekcji. Gęstość płynów nie jest stała wraz z temperaturą, a natężenie pola grawitacyjnego zmienia się zarówno w zależności od wysokości nad poziomem morza, jak i szerokości geograficznej. Fakty te wymagają stosowania metod korekcyjnych i konieczności ustanowienia standardowych odniesień, tak aby można było ustalić i uzgodnić definicję nacisku. Odniesienie 5 poniżej zawiera pełne wyjaśnienie metodologii, które mają zastosowanie do tych korekt, które są tylko krótko przedstawione tutaj.
- korekta gęstości płynu – dostosowuje się do faktu, że gęstość płynu wskazującego nie jest stała z temperaturą
- korekta pola grawitacyjnego – dostosowuje się do zmiany siły pola grawitacyjnego na danej wysokości i szerokości geograficznej, w stosunku do jego wartości na poziomie morza i 45.54on lattitude
- korekta głowicy ciśnieniowej-dostosowuje różnicę między gęstością kolumny płynu a gęstością medium ciśnieniowego o tej samej wysokości
- korekta zmian skali-dostosowuje fakt, że zaznaczone gradacje skali zmienią swoją odległość separacji ze względu na zmianę temperatury, w której odbywa się odczyt ciśnienia (wynika to z rozszerzalności cieplnej/kurczenia się materiału, z którego zbudowana jest skala)
- korekta ściśliwości płynów-korekta ta ma zastosowanie głównie przy wyższych ciśnieniach w którym gęstość płynu może się zmienić z powodu sprężania płynu
- inne korekty – obejmują one absorpcję gazu przez płyn, która może zmienić jego gęstość, a także efekt kapilarny, który wpływa na interpretację odczytu ze skali
sposób użycia manometrów
Manometry są używane w różnych gałęziach przemysłu i mogą mierzyć ciśnienie i natężenie przepływu. Typowe zastosowania obejmują:
- konserwacja systemów HVAC
- monitorowanie warunków meteorologicznych i pogodowych
- monitorowanie ciśnienia gazu w instalacjach rurociągowych
- pomiary przepływu cieczy
- pomiary fizjologiczne, takie jak ciśnienie krwi
- monitorowanie pracy systemów sprężarek
podsumowanie
w artykule przedstawiono krótki przegląd manometrów i ich działania. Aby uzyskać informacje na temat innych produktów, zapoznaj się z naszymi dodatkowymi przewodnikami lub odwiedź platformę Thomas Supplier Discovery, aby zlokalizować potencjalne źródła dostaw lub wyświetlić szczegóły dotyczące konkretnych produktów.
Źródła:
- 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
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
Inne łupki
- Pomiar punktu rosy
- Wszystko o analizatory wilgoci i wilgotności Metry