Большая Советская Энциклопедия (МА) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 230

  Поршневые М. спец. конструкций применяются также при измерении небольших избыточных давлений, разрежений, абсолютного и атмосферного давлений. Как правило, поршневые системы таких М. предварительно уравновешиваются специальным устройством, что позволяет понизить нижний предел измерений практически до нуля. Поршень может быть уравновешен, например, пружинным механизмом. Вращение поршня осуществляется от электродвигателя. При создании разрежения в пространстве над верхней частью поршня избыток атмосферного давления уравновешивают грузы, накладываемые на его нижнюю часть.

  Кроме цилиндрических поршней, применяют сферические и конические поршни. В так называемых колокольных М. роль поршня выполняет колокол, а в М. типа «кольцевых весов» — плоская перегородка внутри полого кольца.

  Поршневые М. применяют для градуировки и поверки М. других типов, при точных измерениях и контроле давления с выходом показаний на цифровой счётчик или с передачей их на расстояние.

  В деформационных М. чувствительным элементом является упругая оболочка, которая воспринимает измеряемое давление. Деформация этой оболочки является мерой вызвавшего её давления. Деформационные М. в зависимости от конструкции чувствительного элемента делятся на трубчатые, мембранные и сильфонные. Принцип определения давления по упругой деформации тонкой оболочки был предложен в 1846 немецким учёным Р. Шинцем, а частный случай этого метода — определение давления по деформации полой трубчатой пружины — в 1848 французским учёным Э. Бурдоном, по имени которого трубчатая пружина часто называется трубкой Бурдона. Пределы измерений деформационных М. охватывают широкий диапазон давлений — от 10 н/м2 до 1000 Мн/м2 (1—108 мм вод. ст. ).

  Простота принципа действия, компактность конструкции, удобство в эксплуатации обусловили применение деформационных М. при промышленных измерениях. Простейший трубчатый М. (рис. 5 ) имеет полую, изогнутую по дуге трубку, один конец которой присоединён к объёму, где измеряется давление, второй, запаянный конец — к рычагу передаточного механизма. При изменении давления трубка деформируется, перемещение её конца через передаточный механизм сообщается стрелке, которая показывает давление по шкале. Наряду с трубчатой пружиной в М. часто применяют мембрану или сильфон . Кроме механического преобразования деформации чувствительного элемента в показания М., применяются также электрические или оптические методы преобразования, в том числе с передачей результатов измерений на расстояние.

  В системах автоматического регулирования и контроля технологических процессов применяют деформационные М. с силовой компенсацией (по методу измерений). В этом случае М. состоит из измерительного блока и унифицированного электрического или пневматического силового преобразователя. Измеряемое давление преобразуется чувствительным элементом измерительного блока в усилие, которое уравновешивается силой, развиваемой механизмом обратной связи, а не деформацией чувствительного элемента. На выходе преобразователя механизма создаётся стандартный электрический или пневматический сигнал, пропорциональный измеряемому давлению. Данная система позволяет применять один и тот же преобразователь в М. для измерения абсолютного, избыточного давления и разрежения, разности давлений, а также других теплоэнергетических параметров (температуры, уровня, плотности, расхода). При этом возможно изменение пределов измерений в широком диапазоне за счёт изменения соотношений плеч рычагов преобразователя и площадей сильфонов. Измерительный блок М. абсолютного давления состоит из двух сильфонов (рис. 6 ), связанных с Т-образным рычагом преобразователя. В одном из сильфонов создано разрежение, второй сообщен с объёмом, в котором измеряется давление. Под действием давления заслонка Т-образного рычага прижимается к соплу, что приводит к увеличению давления в сильфоне обратной связи и появлению уравновешивающего усилия. Преобразователь питается сжатым воздухом от постороннего источника. Выходное давление при помощи пневмоусилителя передаётся на аппаратуру, фиксирующую результаты измерений.

  При измерении очень высоких давлений (свыше 2,5 Мн/м2 ) или давлений, близких к нулю (менее 10 н/м2 ), применение М. указанных выше типов связано с большими трудностями или просто невозможно. В этих случаях нашли применение М., принцип действия которых основан на измерении какого-либо физического параметра, связанного с давлением определенной зависимостью. При измерении малых абсолютных давлений применяют ионизационные, тепловые, вязкостные, радиометрические М. (см. Вакуумметрия ). При измерении высоких давлений широко используют, например, манганиновые М., в которых под действием давления изменяется электрическое сопротивление тонкой манганиновой проволоки. Находят применение также М., действие которых основано на магнитострикционном эффекте (см. Магнитострикция ), скорости распространения звука в среде и др. Высокой точностью отличаются М., принцип действия которых основан на зависимости температуры плавления ртути от давления. Переход ртути из твёрдого состояния в жидкое сопровождается скачкообразным изменением объёма, что позволяет надёжно фиксировать соответствующие моменту плавления температуру и давление и обеспечивает хорошую воспроизводимость результатов. Измерительная установка с таким М. позволяет определять давления до 4 Гн/м2 (~4×102мм вод. ст. ) с погрешностью, не превышающей 1 %, и используется в качестве эталона сверхвысокого давления (до 4 Гн/м2 ) при поверке и градуировке М.

  Дальнейшее совершенствование М. предполагает повышение их точности, расширение пределов измерений, обеспечение более высокой надёжности и долговечности, удобства эксплуатации. Повышению точности М. способствует использование таких материалов, как дисперсионно-твердеющие сплавы, кварц (например, для изготовления чувствительных элементов деформационных М.), применение упругих опор, оптических и электрических методов снятия показаний и регистрации их. При автоматизации измерений находят применение различные средства, позволяющие передавать результаты измерений на устройства с цифровым отсчётом, записывающие и печатающие устройства, которые могут находиться на значительных расстояниях от мест измерений (например, передача результатов измерения атмосферного давления на Марсе и Венере при облёте их искусственными спутниками), и так далее.

  Лит.: Жоховский М. К., Техника измерения давления и разрежения, 2 изд., М., 1952; его же, Теория и расчет приборов с неуплотненным поршнем, 2 изд., М., 1966; Андрюхина О. Б., Граменицкий В. Н., Образцовые грузопоршневые приборы для измерения давления, силы и массы. [Обзор], М., 1969: Хансуваров К. И., Точные приборы для измерения абсолютного давления, М., 1971.

  К. И. Хансуваров.

Рис. 3. Схема манометра абсолютного давления с ёмкостным отсчётом показаний: 1 — сосуды; 2 — металлические пластины; 3 — ртуть; 4 — стеклянные соединительные трубки; 5 — отсчётный микроскоп; 6 — шкала.

Рис. 2. Жидкостный чашечный микроманометр с наклонной трубкой типа ММН.

Рис. 4. Грузопоршневой манометр МП-60 с простым неуплотнённым поршнем: 1 — грузы; 2 — грузоприёмная тарелка; 3 — ограничитель; 4 — воронка; 5 — поршень; 6 — цилиндр.

Рис. 6. Принципиальная схема бесшкального манометра абсолютного давления типа МАС-П1: 1 — сравнительный сильфон; 2 — измерительный сильфон; 3 — сопло; 4 — заслонка; 5 — сильфон обратной связи; 6 — пневмоусилитель.