Общие сведения по типам микроманометров

Общие сведения по типам микроманометров

 

           Дифференциальные манометры, которые обладают повышенной чувствительностью и точностью показаний и применяются для измерений разности давлений меньше 500 кГ/м2, называются микроманометрами. Условно микроманометры разделяются на две группы:

           1) обычные, измеряющие разности давлений больше 0,01 кГ/м2;

           2) высокочувствительные, реагирующие на разности давлений меньше 0,01 кГ/м2

 

 

Общие сведения по типам микроманометров

 

           Дифференциальные манометры, которые обладают повышенной чувствительностью и точностью показаний и применяются для измерений разности давлений меньше 500 кГ/м2, называются микроманометрами. Условно микроманометры разделяются на две группы:

           1) обычные, измеряющие разности давлений больше 0,01 кГ/м2;

           2) высокочувствительные, реагирующие на разности давлений меньше 0,01 кГ/м2.

           К первой группе микроманометров относятся несколько установившихся образцов как в отношении принципа действия, так и в отношении конструктивного оформления (миниметр завода «Эталон», микроманометр АЛД, микроманометр ЦАГИ и др.).

           Микроманометры второй группы серийно не производятся. Это объясняется значительными трудностями в изготовлении и пользовании приборами этой группы. Каждый из этих существующих микроманометров является уникальным, составляющим объект большой и трудной лабораторной работы в смысле создания его и исследования.

          Универсальный барометр ломоносоваВеликий русский ученый М. В. Ломоносов еще в 1749 г. предложил прибор, названный им универсальным барометром. Прибор основанный на измерении малых разностей давлений в двух коленах U-образной системы сообщающихся сосудов (рисунок).

           На протяжении первых двух десятилетий нашего века изобретательская мысль была направлена, главным образом, в сторону усовершенствования микроманометров с наклонным капилляром. Так, например, появились приборы:

  •     1) с двумя продольными уровнями, служащими для придания измерительному капилляру двух разных наклонов;
  •      2) с двумя неподвижными капиллярами, наклонными под разными углами к горизонту, и двумя измерительными коленами;
  •      3) с шарнирным соединением измерительной трубки и резервуара, позволяющие непрерывно изменять утлы наклона этой трубки к горизонту, отсчитываемые по дугообразной шкале, разбитой на градусы, или по обозначениям, нанесенным под отверстиями направляющей планки. 

           Начиная с 1920 г., микроманометры стали более широко применяться в науке и технике. Их пределы измерений непрерывно расширялись. Возникшая потребность в измерениях динамических и пульсирующих разностей давлений привела к созданию демпфирующих устройств. Так, например, были сконструированы микроманометры с пределами измерений 0 -160, 0 — 300 и 0 — 400 мм водяного столба, снабженные краном, позволяющим ч попеременно включить в цепь капиллярные трубки разной длины, которые тормозят движение жидкости в коленах микроманометра. Описание прибора, этого типа дано здесь.

           Применение жидкостей в микроманометрах имеет то преимущество, что оно позволяет заранее исключить целый ряд факторов, вызывающих погрешности, например погрешности вследствие трения, мертвого хода, упругого реактивного действия, встречающиеся в приборах, основанных на других принципах действия. Поэтому в лабораторной работе отдают предпочтение микроманометрам, заполняемым разными жидкостями.

           Применение воды в качестве рабочей жидкости микроманометров имеет то преимущество, что показания прибора сразу даются в миллиметрах водяного столба, т. е. в основных единицах размерности измеряемой величины. Но вода плохо смачивает стенки капилляра, поэтому ее применяют только в некоторых микроманометрах компенсационного принципа действия.

          Жидкостью, служащей для заполнения микроманометров, является главным образом спирт, который достаточно подвижный и хорошо смачивает стенки капилляра.

          Как показала практика, жидкостные микроманометры не всегда применимы, так как некоторые их наполнители, особенно спирт, испаряются и при неосторожном обращении выливаются. Кроме того, стеклянные измерительные трубки не обладают достаточной прочностью, вследствие чего прибор выходит из строя. Поэтому для определения скорости самолета относительно окружающего воздуха еще в 20-х годах нашего века стали применять мембранные микроманометры.

           Подобные микроманометры применяются также, и в теплотехнике, где они называются тягомерами.

           Вопрос о градуировке микроманометров в разное время решался по-разному.

           Многие из названных жидкостных микроманометров из-за отсутствия эталонных приборов не подвергались градуировке, а их переводные коэффициенты определялись расчетным путем.

           Решение ряда научных проблем (магнитоскрипции газов, измерения молекулярного движения, изучения процессов протекания газов в вакуумной проводке и др.), а также измерение малых скоростей газовых потоков привело к созданию высокочувствительных микроманометров. В разных отраслях промышленности применялись микроманометры, основанные на различных принципах действия. Одним из таких высокочувствительных приборов является крутильный микроманометр с криволинейным поршнем, который применялся для измерения малых скоростей газовых потоков.

           Для измерения статистических разностей давлений а пределах 0 — 120 мм водяного столба применяются микроманометры, у которых сосуд, представляющий отрицательное колено прибора, перемещается вертикально по винту.

              Для измерений перепадов давлений в котельных промышленных установках и для контроля некоторых процессов производства в химической промышленности, протекающих при больших абсолютных давлениях (несколько сот и даже тысяч атмосфер), применяются микроманометры типа кольцевых весов. Эти приборы позволяют измерять разности давлений, порядка нескольких миллиметров водяного столба.

           Для измерений пульсирующих давлений применяются мембранные конденсаторные микроманометры и др. Описание указанных приборов дано ниже.

           Критический анализ работ иностранных авторов в области микроманометрии показал, что они имеют значительные метрологические недостатки. Ни в одной работе исчерпывающе не доказана точность показаний прибора на всем диапазоне измерений. Тарировка приборов проводилась на низком метрологическом уровне, в результате чего трудно судить о точности и постоянстве показаний микроманометров, Описанных в иностранной литературе.

           Объясняется это тем, что в капиталистическом обществе достижения науки вообще и измерительной техники в частности направлены к увеличению прибылей капиталистов, поэтому и рекламируются некоторые даже мало пригодные приборы.

           Измерительная техника стоит на прочной научной основе. Еще в 1932 г. нашей промышленностью был выпущен усовершенствованный микроманометр ЦАГИ с наклонной измерительной трубкой и вращающимся корпусом.

           В 1938 г. Московским горным институтом разработан микроманометр колокольного типа, применявшийся при изучении процессов, связанных с разработкой горных пород.

           Большие работы по созданию новых типов микроманометров были проведены в аэрогидрометрической лаборатории Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии (ВНИИМ). 

           В 1940 г. появляется микроманометр Е. Ф. Долинского (АЛД), описание которого дано ниже. В том же году во ВНИИМе автор настоящей книга исследовал два колокольных микроманометра эталонного класса отечественного производства с пределами измерений 0 — 10 и 0 — 100 мм водяного столба, имеющих наивысшую метрологическую точность, и микроманометр с уравновешенной каплей, а в 1941 г. — двухжидкостный высокочувствительный микроманометр.

           Проведенные работы ясно и научно доказывают метрологические характеристики исследуемых приборов.

           В 1944 г. автором была дополнительно проведена работа по исследованию эталонных микроманометров № 1 и № 2*, полностью подтвердившая эталонные качества этих приборов.

           В 1947 г. была закончена работа по исследованию крутильного микроманометра**.

           До настоящего времени в промышленности применяются различные конструкции микроманометров, так, например, в стекольной промышленности для регулировки давления в рабочем пространстве печи применяются микроманометры колокольного типа.

           Для определения быстропеременных давлений в газовом потоке используются емкостные электрические приборы, успешно применявшиеся в ЦАГИ при выполнении научно-исследовательских работ.

           В тепловом хозяйстве нашей страны широко применяются различные конструкции мембранных, типа кольцевых весов, и колокольных микроманометров, которые названы тягомерами соответственно характеру выполняемых ими работ.

           Широкое применение в нашей промышленности микроманометров разнообразных конструкций и систем свидетельствует о большой важности приборов, измеряющих малые разности давлений газов.

           Микроманометру бывают одножидкостные, двухжидкостные, весовые, поплавковые, крутильные, мембранные и электрические.

           Каждый вид микроманометров в свою очередь подразделяется на ряд типов приборов, принципиально отличных друг от друга.

           Для повышения чувствительности и точности показаний микроманометров на многих из них установлены различные оптические и механические приспособления.