Слайд 1Измерение
давления
Преподаватель ВО УПЦ
Смирнов В.А.
Слайд 2Давление - сила, с которой молекулы
вещества воздействуют на единицу ограничивающей ее
поверхности.
Слайд 3Абсолютное давление (Ра)
– это давление внутри
какой либо системы, под которым
находится газ, пар или жидкость, отсчитываемое от абсолютного нуля.
Слайд 4Атмосферное давление (Рв)
создается массой воздушного столба
земной атмосферы.
101325 Па (760 мм рт. ст.)
(физическая
атмосфера)
Слайд 5Оно имеет переменную величину, зависящую
от высоты местности над уровнем
моря, географической широты и метеорологических условий
Слайд 6Избыточное давление (Ризб.)
определяется разностью между абсолютным
давлением (Ра) и атмосферным давлением (Рв):
Ризб.
= Ра – Рв ,
Слайд 7Вакуумметрическое давление (Рвак.)
– это разность между атмосферным давлением
и абсолютным давлением внутри вакуумной
системы.
Рвак. = Рв – Ра ;
Слайд 8Единицы измерения
Паскаль – давление, вызываемое силой
1 Н, равномерно распределенной по поверхности
площадью 1 м².
Слайд 9Соотношение единиц
1 кгс/см² = 735,563 мм рт. ст.
=
10000 мм вод. ст. = 98066,5 Па.
(техническая атмосфера)
Слайд 11Статическое давление (Рст.)
– это давление, зависящее
от запаса потенциальной энергии среды.
Слайд 12Оно может быть избыточным или
вакуумметрическим, в частном случае может
быть равно атмосферному.
Слайд 13Динамическое давление (Рд)
– это давление, обусловленное
скоростью движения потока среды.
Слайд 14Определяется оно через скоростной (динамический) напор
по следующей формуле.
Рд = ρ ν² /
2,
где Рд – динамическое давление; ρ – плотность среды; ν – скорость движущегося потока.
Слайд 15Полное давление (Рп)
движущейся среды слагается из статического
(Рст) и динамического (Рд) давлений:
Рп = Рст.
+ Рд.
Слайд 18Средства измерения давления подразделяются на:
- жидкостные;
- деформационные;
- грузопоршневые;
- электрические.
Слайд 19Жидкостные средства
измерения давления
Слайд 20Действие жидкостных средств измерения давления
основано на гидростатическом принципе, при котором
измеряемое давление уравновешивается давлением столба затворной (рабочей) жидкости. Разница уровней в зависимости от плотности жидкости является мерой давления.
Слайд 21Простейшим прибором для измерения
давления или
разности давлений является
двухтрубный (или U – образный) манометр,
представляющий собой
согнутую стеклянную
трубку, заполненную
рабочей жидкостью
(ртутью или водой)
и прикрепленную
к панели со шкалой.
Слайд 22Один конец трубки соединяется с атмосферой,
а другой подключается к объекту
где измеряется давление. Его значение определится из выражения:
Р = h ρ g,
где Р – измеряемое давление;
h – разность уровней жидкости, м;
ρ – плотность жидкости , кг/м³;
g – ускорение силы тяжести, м/с².
Слайд 23Верхний предел измерения двухтрубных манометров составляет
1…10 кПа при приведенной погрешности
0,2…2%.
Точность измерения будет определяться точностью отсчета величины h, точностью определения плотности рабочей жидкости ρ и не зависеть от сечения трубки.
Слайд 24Более удобным средством
измерения давления
является
однотрубный (чашечный)
манометр, в котором одна
из
трубок заменена
сосудом, диаметр его,
как правило, в 20 раз
больше диаметра трубки.
Слайд 25Принцип действия манометра аналогичен рассмотренному
выше, однако давление или разряжение будет
определяться по формуле:
Р = h ρ g (1 + d²/D²) = h ρ g (1 + f/F);
где d, D – диаметры трубки и сосуда соответственно, м;
f, F – сечения трубки и сосуда, м²;
Слайд 26Так как соотношение диаметров или сечений
трубки и сосуда значительны, понижением
уровня h (сосуда) при измерении давления можно пренебречь и отсчет вести только по трубке.
Однотрубные манометры имеют верхний предел измерения от 1,6 до 10 кПа, приведенная погрешность составляет 0,25….0,4%.
Слайд 27Деформационные средства измерения давления
Слайд 28Основаны на уравновешивании силы, создаваемой давлением
или вакуумом контролируемой среды на
чувствительный элемент, силами упругих деформаций различного рода упругих элементов.
Слайд 29В качестве чувствительных элементов используются
одновитковые и многовитковые трубчатые пружины,
упругие мембраны, мембранные коробки, сильфонные и пружинно-сильфонные.
Слайд 30Эта деформация в виде линейных
или угловых перемещений передается регистрирующему
устройству (показывающему или самопищущему) или преобразуется в электрический (пневматический) сигнал для дистанционной передачи.
Слайд 32Мембранные приборы применяются для измерения
небольших давлений (до 40 кПа) нейтральных
газовых сред.
Класс точности данных приборов 2,5.
Слайд 33Чувствительным элементом служит мембранная коробка.
Изменение давления вызывает изменение прогиба
мембранной коробки. При этом поводок, прикрепленный к верхней части мембранной коробки, поворачивает рычаг установленный на оси и далее на указательную стрелку.
Слайд 35Сильфонные приборы предназначены для измерения
избыточного и вакуумметрического давления неагрессивных
газов с пределами измерений до 400 кПа.
Слайд 36Чувствительным элементом этих приборов является сильфон,
представляющий собой тонкостенную цилиндрическую емкость
с поперечной гофрировкой, которая изменяет свои линейные размеры при перепаде давления внутри и вне ее.
Слайд 38Трубчато - пружинные приборы
Трубчатая пружина представляет собой тонкостенную, согнутую
по дуге окружности, трубку (одно или многовитковую) с запаенным
одним концом. При увеличении или уменьшении давления внутри трубки пружина раскручивается или скручивается на определенный угол.
Слайд 39 Закрытый конец трубки поводком соединен
с зубчатым сектором, который зацеплен
с шестерней, установленной на одной оси с показывающей стрелкой.
Класс точности для рабочих манометров 0,6….4, для образцовых 0,16, 0,25, 0,4.
Слайд 41Грузопоршневые средства измерения давления
Слайд 42Грузопоршневые манометры
применяются как устройства для
поверки механических контрольных и образцовых
манометров. Давление в них определяется по калибровочным грузам, помещаемым на поршне.
Класс точности грузопоршневых манометров 0,05 и 0,02%.
Слайд 46Датчик давления состоит из первичного
преобразователя давления, в составе которого
чувствительный элемент и приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных по конструкции корпусных деталей и устройства вывода.
Слайд 48Датчики давления различаются по принципу
преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический,
пьезорезистивный, емкостной, индуктивный, резонансный, ионнизационный.
Слайд 49Тензометрический метод
Заключается в преобразовании деформации
упругого чувствительного элемента (мембраны) под
воздействием давления в изменении электрического сопротивления резисторов, закрепленных на элементе.
Слайд 51Пьезорезистивный метод
Основан на интегральных чувствительных элементах
из монокристаллического кремния.
Кремниевые преобразователи
имеют высокую чувствительность благодаря изменению удельного объемного сопротивления полупроводника при деформации давлением.
Слайд 53Емкостной метод
Используется метод изменения емкости конденсатора
при изменении расстояния между обкладками.
(пространство между обкладками заполнено маслом или другими органическими жидкостями).
Слайд 54Резонансный метод
В основе метода лежит изменение
частоты колеблющегося упругого элемента при деформировании
его силой или давлением.
Слайд 55Индуктивный метод
Основан на регистрации вихревых
токов (токов Фуко). Чувствительный элемент состоит из
двух катушек, изолированных между собой металлическим экраном. При отклонении мембраны создается ток в фиксированной основной катушке, что приводит к изменению индуктивности системы.
Слайд 56Ионизационный метод
В основе лежит принцип
регистрации потока ионизированных частиц. Аналогом являются
ламповые диоды. Лампа оснащена двумя электродами: катодом и анодом.
Слайд 57Спасибо за внимание.
Преподаватель ВО УПЦ
Смирнов В.А.