КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПО ТИПУ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА
По виду упругого чувствительного элемента пружинные приборы делятся на следующие группы:
1) приборы с трубчатой пружиной, или собственно пружинные;
2) мембранные приборы, у которых упругим элементом служит мембрана, анероидная или мембранная коробка, блок анероидных или мембранных коробок;
3) пружинно-мембранные с гибкой мембраной;
4) приборы с упругой гармониковой мембраной (сильфоном);
5) пружинно-сильфонные.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «ДАВЛЕНИЕ», ТОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ И СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ НИМИ
Давление является одним из важнейших параметров химико-технологических процессов. От величины давления часто зависит правильность протекания процесса химического производства. Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую действует сила. При равномерном распределении сил давление равно частному от деления нормальной составляющей силы давления на площадь, на которую эта сила действует. Величина единицы давления зависит от выбранной системы единиц.
Различают абсолютное и избыточное давление. Абсолютное давление Pа - параметр состояния вещества (жидкостей, газов и паров). Избыточное давление рипредставляет собой разность между абсолютным давлением Pа и барометрическим давлением Рб (т. е. давлением окружающей среды):
Ри = Ра - Рб.
Если абсолютное давление ниже барометрического, то
РВ = Рб - Ра,
где Pв - разрежение.
Единицы измерения давления: Па (Н/м2); кгс/см2; мм вод. ст.; мм рт.ст.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЕЖЕНИЯ
Приборы для измерения давления подразделяются на:
а) манометры - для измерения абсолютного и избыточного давления;
б) вакуумметры - для измерения разряжения (вакуума);
в) мановакуумметры - для измерения избыточного давления и вакуума;
г) напоромеры - для измерения малых избыточных давлений (верхний предел измерения не более 0,04 МПа);
д) тягомеры - для измерения малых разряжений (верхний предел измерения до 0,004 МПа);
е) тягонапорометры - для измерения разряжений и малых избыточных давлений;
ж) дифференциальные манометры - для измерения разности давлений;
з) барометры - для измерения барометрического давления атмосферного воздуха.
Рис.1. Манометр
Рис.2. Вакуумметр
Рис. 3. Напоромер
Рис. 4. Тягомер
Рис. 5. Барометр
МЕТОДЫИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Методы измерения давления во многом предопределяют как принципы действия, так и конструктивные особенности средств измерений. В этой связи в первую очередь следует остановиться на наиболее общих методологических вопросах техники измерения давления. Давление, исходя из самых общих позиций, может быть определено как путем его непосредственного измерения, так и посредством измерения другой физической величины, функционально связанной с измеряемым давлением.
В первом случае измеряемое давление воздействует непосредственно на чувствительный элемент прибора, который передает информацию о значении давления последующим звеньям измерительной цепи, преобразующим ее в требуемую форму. Этот метод определения давления является методом прямых измерений и получил наибольшее распространение в технике измерения давления. На нем основаны принципы действия большинства манометров и измерительных преобразователей давления.
Во втором случае непосредственно измеряются другие физические величины или параметры, характеризующие физические свойства измеряемой среды, значения которых закономерно связаны с давлением (температура кипения жидкости, скорость распространения ультразвука, теплопроводность газа и т.д.). Этот метод является методом косвенных измерений давления и применяется, как правило, в тех случаях, когда прямой метод по тем или иным причинам неприменим, например, при измерении сверхнизкого давления (вакуумная техника) или при измерении высоких и сверхвысоких давлений.
Методологически не менее важен и вопрос о способе, которым средство измерений воспроизводит единицу давления, что непосредственно сказывается на его функциональных возможностях.
Относительный метод измерений, в отличие от абсолютного, основан на предварительном исследовании зависимости от давления физических свойств и параметров чувствительных элементов средств измерения давления при методах прямых, измерений или других физических величин и свойств измеряемой среды — при методах косвенных измерений. На пример, деформационные манометры перед их применением для измерения давления должны быть сначала отградуированы по образцовым средствам измерений соответствующей точности.
Помимо классификации по основным методам измерений давлений и видам давления, средства измерений давления классифицируют по:
· принципу действия,
· функциональному назначению,
· диапазону и точности измерений.
КЛАСС ТОЧНОСТИ ПРИБОРОВ
Обобщенной характеристикой средств измерения является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерения, влияющими на точность, значение которых устанавливается в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств. Например, класс точности вольтметра характеризует пределы допускаемой основной погрешности и допускаемых изменений показаний, вызываемых внешним магнитным полем и отклонением от нормальных значений температуры, частоты переменного тока и некоторых других влияющих факторов.
В настоящее время в нашей стране используются два вида классов точности:
1) по абсолютным погрешностям (порядковые номера классов);
2) по относительным погрешностям. В последнем случае класс точности - это отношение абсолютной погрешности Д к диапазону шкалы прибора, выраженное в процентах.
Государственными стандартами для разных приборов установлены различные классы точности. Класс точности обозначается на циферблате прибора либо в паспорте прибора.
Согласно ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68) классы точности выбираются из ряда:
К=(1;1.5;2.0;2.5;3.0;4.0;5.0;6.0)*10n,
где n=1,0,-1,2....
Средства измерений с двумя и более шкалами могут иметь соответственно два и более классов точности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Измерение давления необходимо для управления технологическими процессами и обеспечения безопасности производства. Кроме того, этот параметр используется при косвенных измерениях других технологических параметров: уровня, расхода, температуры, плотности и т. д. В системе СИ за единицу давления принят паскаль (Па).
В большинстве случаев первичные преобразователи давления имеют неэлектрический выходной сигнал в виде силы или перемещения и объединены в один блок с измерительным прибором. Если результаты измерений необходимо передавать на расстояние, то применяют промежуточное преобразование этого неэлектрического сигнала в унифицированный электрический или пневматический. При этом первичный и промежуточный преобразователи объединяют в один измерительный преобразователь.
Измерение давления является одним из самых главных видов измерений в любых отраслях промышленности. Надежность измерения этого параметра гарантирует безопасность и целостность установки, а также требуется во многих процессах учета расхода жидкостей, измерения абсолютного и дифференциального давления в коррозионных и абразивных средах.