Основным, т. е. наиболее распространенным прибором для измерения давления является манометр: он имеет много разновидностей, вплоть до работающих на разности давлений.
Единицы измерения давления: как правило, оно измеряется в 1 кг/см
Однако основной единицей является Н/м
Между ними существуют следующие соответствия:
1) 1 мм вод. ст. = 9,8 Па;
2) 1 мм рт. ст. = 133,3 Па;
3) 1 атм = 760 мм рт. ст.
Для измерения очень сильных давлений пользуются килобарами (кбар), 1 кбар = 1000 атм. Формула для относительной погрешности.
Начальные погрешности в измерение могут вноситься по следующим причинам.
1.Удельный вес:
1) степень однородности среды нарушена вследствие нахождения в ней примесей (в том числе и растворимых газов; такие жидкостные среды в гидравлике называются вязкими жидкостями. Из-за нарушения этой вязкости и изменяется удельный вес рабочей жидкости);
2) может измениться ускорение силы тяжести: оно не всегда равно 9,8 Н, например, на уровне моря, где напор на поверхности H = 0, ускорение g = 6,65. С учетом этого измерения g, относительная погрешность, вносимая в измерение давления, выражается формулой:
где φ – значение географической широты. К изменению плотности приводит изменение не только вязкости, но и температуры, а это требует изменения длины самой шкалы для отсчета высоты столба. Изменение температуры на величину Δt вызывает температурную погрешность.
где β – коэффициент температурного расширения по объему; xm, хш – то же самое, но для линейного расширения узлов прибора (трубы и шкалы).
2. Высоты столбца:
1) погрешность введена при изготовлении шкалы, принято показания погрешности считать на ±0,5 мм; при использовании оптических устройств удается снизить эту погрешность до ±0,01 мм и даже больше; 2) изменение силы поверхностного натяжения также вносит погрешности, поскольку, по законам гидравлики, смачивается поверхность трубки и подъем жидкости увеличивается. Но в зависимости от этой силы, жидкость может не подниматься.
Уменьшение диаметра до величины <4мм тоже вносит погрешность.
3. Положение манометра.
Если отклонение трубки от вертикали составит угол X, то погрешность увеличивается на:
если угол очень небольшой, то согласно законам тригонометрии:
Если манометр изготовлен в 2-трубном исполнении (У-образный), то:
где h1, h2 – уровни жидкостей в соответствующих трубках.
Жидкостные манометры: они не позволяют измерять значительных давлений: максимальные показания манометра зависят от самих линейных параметров манометра.
Особенностью этого манометра является то, что середина змееобразной трубки, которая получается после обьединения несколькиходнотрубных манометров У-образной формы, заполняется более легкой жидкостью, чем в рабочих концах.
При определении значений давления показания всех однотрубных или чашечных соединяются в одно.
ρ = γh1 + (γ – γ1)(h2 + h3 + ... + ...hn)
Погрешность, в основном, вносится в измеряемое значение ρ с параметрами γ и h.
Следовательно, нижняя граница измерений задается ценой деления шкалы, например, манометра. Измерения можно и нужно проводить до тех пор, пока величина погрешности не сопоставима, точнее, меньше либо равно цене деления.
Для получения более точной высоты столба, пользуются оптическими фото– и электронными следящими системами.
Применение металлических труб в этих случаях имеет свои преимущества: можно применять индуктивные следящие системы. При изменении положения манометра по вертикали увеличивается погрешность: но это происходит при х < 15°С.
Точность при наклонных трубках больше при x > 15°C. Более того, повышается чувствительность прибора
(в этом случае, его называют микроманометром):
где ρ – измеряемое давление; х – перемещение уровня жидкости в трубке.
Чувствительность может быть повышена еще значительнее, если воспользоваться двухжидкостным манометром: в манометре У-образная трубка переходит в концах в чашечки и заполнена разными жидкостями, близкими по удельному весу.
Для такого манометра, чувствительность
где – f, F – площади сечений и расширительных камер (чашек).
Среди наиболее распространенных манометров следует выделить следующие типы манометров: поршневые, пружинные, у которых, в свою очередь, целый ряд разновидностей.
Для измерения давления в газах пользуются их свойствами, связанными с плотностью с, поскольку ρ ~ ρ.
Такие манометры называют компрессионными.
В зависимости от принципа действия, приборов для измерения гидравлических параметров можно выделить много. В качестве работы в них применяются принципы, начиная от перепада давлений до самых современных, например, ядерно-магнитного резонанса (ЯМР).
