Приборы жидкостного столба

  1. Приборы жидкостного столба


   Одним из наиболее ранних методов измерения и до сих пор одним из наиболее точных является метод, основанный на способности сжимаемой среды поднимать жидкость в трубе.


  Манометр, жидкостного столба, по сути представляет собой трубу U-формы, наполненную жидкостью , в которой разница вертикальных уровней связана с разницами давлений в каждом колене. На уровне d давление L , действующее сверху вниз, создается жидкостью выше этого уровня плюс давление p2 наверху трубки. В состоянии равновесия столбик жидкости поддерживается давлением, действующим снизу вверх, которое передается через жидкость из другого колена. Если давление в цоколе, либо в колене меняется, жидкость поднимается на одной стороне и опускается на другой до тех пор, пока снова не установится состояние равновесия. Давление p1 в той части трубки, где жидкость ниже, выражается как

 

p1=pgh+p2

где h — высота столба жидкости выше уровня d;

p — плотность жидкости;

g — местное значение гравитационного ускорения.

 

   Если верхняя труба сообщается с атмосферой (p2= атмосферному давлению), то p1— относительное давление; если верхняя трубка изолирована (т.е. p2=0), то p1=абсолютное значение давления, и прибор в этом случае становится барометром.

   В различных вариациях манометров используются ртуть, вода и масло, хотя в барометрических приложениях всегда используется ртуть. Ее плотность более, чем в 13 раз превышает плотность воды и масла и таким образом, для данного давления требуется столбец намного короче -около 0.75 м для измерения атмосферного давления. Кроме того, ее плотность значительно стабильнее плотностей других жидкостей. Низкие относительные и дифференциальные давления традиционно измерялись с помощью водяных или масляных столбов для достижения адекватной чувствительности. Повышение чувствительности манометра подразумевает, что жидкость должна подниматься выше для достижения данного вертикального момента. Обычно единицами данного типа измерений были дюймы воды или миллиметры воды, но как единицы они плохо определены, и их дальнейшее использование было ограничено.

 

См. также:  Сечения трубчатых пружин манометров

Ртутные барометры с трубками большого диаметра

Построенные по индивидуальным заказам ртутные барометры с трубками большого диаметра, использующие различные оптические , емкостные, ультразвуковые или индуктивные методы для определения положения поверхности ртути , применяются повсеместно национальными лабораториями в качестве первичных и национальных эталонов. Наиболее точные ртутные столбики используют трубки большого диаметра (несколько десятков миллиметров) для уменьшения капиллярной депрессии мениска и других эффектов натяжения поверхности Погрешности определения давления могут составить несколько миллионных долей, но следует соблюдать особую осторожность в определении температуры ртути (обычно точность 0,005С), плотности ртути, соблюдении вертикальности систем, измеряющих в вертикальной плоскости, выборе значения местного гравитационного ускорения. В продаже имеются приборы с немного меньшими функциональными возможностями с диапазоном до 3х105Па. Однако, они самые дорогие среди всех инструментов измерения давления.


Дальше приведем описания двух точных ртутных барометров… 🙂