Presioni është një forcë e shpërndarë në mënyrë uniforme që vepron pingul për njësi sipërfaqe. Mund të jetë atmosferik (presioni i atmosferës afër Tokës), i tepërt (tejkalimi i atmosferës) dhe absolut (shuma e atmosferës dhe e tepërt). Presioni absolut nën atmosferë quhet i rrallë, dhe rrallimi i thellë quhet vakum.
Njësia e presionit në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive (SI) është Pascal (Pa). Një Pascal është presioni i krijuar nga një forcë prej një Njutoni mbi një sipërfaqe prej një metër katror. Duke qenë se kjo njësi është shumë e vogël, përdoren edhe njësi shumëfishe të saj: kilopascal (kPa) = Pa; megapaskal (MPa) = Pa, etj. Për shkak të kompleksitetit të detyrës së kalimit nga njësitë e presionit të përdorura më parë në njësinë Pascal, njësitë e mëposhtme lejohen përkohësisht për përdorim: kilogram-forca për centimetër katror (kgf/cm) = 980665 Pa; kilogram-forca për metër katror (kgf/m) ose milimetër kolonë uji (mmH2O) = 9,80665 Pa; milimetër merkur (mmHg) = 133.332 Pa.
Pajisjet e monitorimit të presionit klasifikohen në varësi të metodës së matjes së përdorur në to, si dhe natyrës së vlerës së matur.
Sipas metodës së matjes që përcakton parimin e funksionimit, këto pajisje ndahen në grupet e mëposhtme:
Lëng, në të cilin presioni matet duke e balancuar me një kolonë lëngu, lartësia e së cilës përcakton sasinë e presionit;
Ato pranverore (deformuese), në të cilat matet vlera e presionit duke përcaktuar masën e deformimit të elementeve elastike;
Pesha e pistonit, bazuar në balancimin e forcave të krijuara nga njëra anë nga presioni i matur, dhe nga ana tjetër nga pesha e kalibruar që veprojnë në një piston të vendosur në një cilindër.
Elektrike, në të cilën presioni matet duke e kthyer vlerën e tij në një vlerë elektrike dhe duke matur vetitë elektrike të materialit, në varësi të vlerës së presionit.
Në varësi të llojit të presionit të matur, pajisjet ndahen në:
Matës presioni të projektuar për të matur presionin e tepërt;
Matës vakum që përdoren për të matur rrallimin (vakum);
Matës presioni dhe vakumi që matin presionin dhe vakumin e tepërt;
Matësit e presionit që përdoren për të matur presione të vogla të tepërta;
Matësit e tërheqjes që përdoren për të matur vakumët e vegjël;
Matësit e presionit të shtytjes të projektuar për të matur presionet dhe vakumet e ulëta;
Matës presioni diferencial (matës presioni diferencial), të cilët përdoren për të matur diferencat e presionit;
Barometra të përdorur për të matur presionin barometrik.
Më të përdorurat janë matësit e pranverës ose deformimit. Llojet kryesore të elementeve të ndjeshme të këtyre pajisjeve janë paraqitur në Fig. 1.
Oriz. 1. Llojet e elementeve të ndjeshme të matësve të presionit të deformimit
a) - me një pranverë tubulare me një kthesë (tub Bourdon)
b) - me një sustë tubulare me shumë kthesa
c) - me membrana elastike
d) - shakull.
Pajisjet me susta tubulare.
Parimi i funksionimit të këtyre pajisjeve bazohet në vetinë e një tubi të lakuar (sustë me tuba) me prerje tërthore jo rrethore për të ndryshuar lakimin e tij kur presioni brenda tubit ndryshon.
Në varësi të formës së sustës, dallohen susta me një kthesë (Fig. 1a) dhe susta me shumë rrotullime (Fig. 1b). Avantazhi i sustave tubulare me shumë rrotullime është se lëvizja e skajit të lirë është më e madhe se ajo e sustave tubulare me një kthesë me të njëjtin ndryshim në presionin e hyrjes. Disavantazhi është dimensionet e rëndësishme të pajisjeve me susta të tilla.
Matësit e presionit me një susta tubulare me një kthesë janë një nga llojet më të zakonshme të instrumenteve susta. Elementi i ndjeshëm i pajisjeve të tilla është një tub 1 (Fig. 2) me seksion kryq eliptik ose ovale, i përkulur në një hark rrethor dhe i mbyllur në njërin skaj. Fundi i hapur i tubit përmes mbajtësit 2 dhe thithkës 3 është i lidhur me burimin e presionit të matur. Fundi i lirë (i bashkuar) i tubit 4 është i lidhur përmes një mekanizmi transmetimi me boshtin e shigjetës që lëviz përgjatë shkallës së instrumentit.
Tubat e matësve të presionit të projektuar për presione deri në 50 kg/cm janë prej bakri, dhe tubat e matësve të presionit të projektuar për presione më të larta janë prej çeliku.
Vetia e një tubi të lakuar me prerje tërthore jo rrethore për të ndryshuar sasinë e përkuljes kur presioni në zgavrën e tij ndryshon është pasojë e një ndryshimi në formën e prerjes tërthore. Nën ndikimin e presionit brenda tubit, seksioni eliptik ose i sheshtë ovale, duke deformuar, i afrohet seksionit rrethor (boshti i vogël i elipsit ose ovalit rritet, dhe boshti kryesor zvogëlohet).
Lëvizja e skajit të lirë të tubit kur deformohet brenda kufijve të caktuar është proporcionale me presionin e matur. Në presione përtej kufirit të specifikuar, në tub ndodhin deformime të mbetura, të cilat e bëjnë atë të papërshtatshëm për matje. Prandaj, presioni maksimal i funksionimit të matësit të presionit duhet të jetë nën kufirin proporcional me një kufi sigurie.
Oriz. 2. Matës presioni susta
Lëvizja e skajit të lirë të tubit nën ndikimin e presionit është shumë e vogël, prandaj, për të rritur saktësinë dhe qartësinë e leximeve të instrumentit, futet një mekanizëm transmetimi që rrit shkallën e lëvizjes së fundit të tubit. Ai përbëhet (Fig. 2) nga një sektor ingranazhi 6, një ingranazh 7 që lidhet me sektorin dhe një susta spirale (flokë) 8. Një shigjetë treguese e një matës presioni 9 është ngjitur në boshtin e ingranazhit 7. Pranvera 8 është ngjitur në njërin skaj në boshtin e marsheve, dhe në anën tjetër në pikën fikse në tabelën e mekanizmit. Qëllimi i sustës është të eliminojë lojën e treguesit duke zgjedhur boshllëqet në tufën e marsheve dhe nyjet e menteshave të mekanizmit.
Matës presioni në diafragmë.
Elementi i ndjeshëm i matësve të presionit të membranës mund të jetë një membranë e ngurtë (elastike) ose e dobët.
Membranat elastike janë disqe bakri ose bronzi me valëzime. Rrotullimet rrisin ngurtësinë e membranës dhe aftësinë e saj për të deformuar. Kutitë e membranës janë bërë nga membrana të tilla (shih Fig. 1c), dhe blloqet janë bërë nga kuti.
Membranat flabby janë bërë prej gome në një bazë pëlhure në formën e disqeve me një fytyrë. Ato përdoren për të matur presione të vogla të tepërta dhe vakum.
Matësat e presionit të diafragmës mund të jenë me lexime lokale, me transmetim elektrik ose pneumatik të leximeve në instrumente dytësore.
Për shembull, merrni parasysh një matës presioni diferencial membranor të tipit DM, i cili është një sensor i tipit membranor pa shkallë (Fig. 3) me një sistem transformatori diferencial për transmetimin e vlerës së sasisë së matur në një pajisje dytësore të tipit KSD.
Oriz. 3 Projektimi i një matës presioni diferencial membranor të tipit DM
Elementi i ndjeshëm i matësit të presionit diferencial është një bllok membrane, i përbërë nga dy kuti membranore 1 dhe 3, të mbushura me lëng silikoni, të vendosura në dy dhoma të veçanta, të ndara nga një ndarje 2.
Bërthama e hekurit 4 e konvertuesit të transformatorit diferencial 5 është ngjitur në qendër të membranës së sipërme.
Një presion më i lartë (pozitiv) i matur furnizohet në dhomën e poshtme, dhe një presion më i ulët (minus) furnizohet në dhomën e sipërme. Forca e diferencës së presionit të matur balancohet nga forca të tjera që lindin kur kutitë e membranës 1 dhe 3 deformohen.
Ndërsa rënia e presionit rritet, kutia e membranës 3 tkurret, lëngu prej saj derdhet në kutinë 1, e cila zgjerohet dhe lëviz bërthamën 4 të konvertuesit të transformatorit diferencial. Ndërsa rënia e presionit zvogëlohet, kutia e membranës 1 kompresohet dhe lëngu prej saj nxirret jashtë në kutinë 3. Bërthama 4 lëviz poshtë. Kështu, pozicioni i bërthamës, d.m.th. tensioni i daljes së qarkut të transformatorit diferencial varet në mënyrë unike nga vlera e rënies së presionit.
Për të operuar në sistemet për monitorimin, rregullimin dhe kontrollin e proceseve teknologjike duke konvertuar vazhdimisht presionin e mesëm në një sinjal dalës standard të rrymës dhe duke e transmetuar atë në pajisje dytësore ose aktivizues, përdoren sensorë-konvertues të tipit Sapphire.
Transformatorët e presionit të këtij lloji përdoren: për matjen e presionit absolut ("Sapphire-22DA"), matjen e presionit të tepërt ("Sapphire-22DI"), matjen e vakumit ("Sapphire-22DV"), matjen e presionit - vakum ("Sapphire-22DIV" ") , presioni hidrostatik ("Sapphire-22DG").
Dizajni i konvertuesit SAPFIR-22DG është paraqitur në Fig. 4. Përdoren për të matur presionet (nivelet) hidrostatike të neutralit dhe mjedise agresive në temperatura nga -50 deri në 120 °C. Kufiri i sipërm i matjes është 4 MPa.
Oriz. 4 Pajisja konvertuese "SAPHIRE -22DG"
Transduktori i matjes së tendosjes 4 i tipit membranë-levë vendoset brenda bazës 8 në një zgavër të mbyllur 10 të mbushur me lëng silikoni dhe ndahet nga mjedisi i matur me membrana të valëzuara metalike 7. Elementet e ndjeshme të dhënësit të matësit të sforcimit janë film matësit e tendosjes 11 prej silikoni të vendosura në një pjatë 10 prej safiri.
Membranat 7 janë ngjitur përgjatë konturit të jashtëm në bazën 8 dhe lidhen me njëra-tjetrën nga një shufër qendrore 6, e cila është e lidhur me fundin e levës së transduktorit të matësit të tendosjes 4 duke përdorur një shufër 5. Fllanxhat 9 janë të mbyllura me guarnicione 3 Fllanxha pozitive me një membranë të hapur përdoret për montimin e transduktorit direkt në rezervuarin e procesit. Ndikimi i presionit të matur shkakton devijimin e membranave 7, përkuljen e membranës së matësit të tendosjes 4 dhe një ndryshim në rezistencën e matësve të sforcimit. Sinjali elektrik nga dhënësi i matësit të tendosjes transmetohet nga njësia matëse nëpërmjet telave përmes një hyrje të mbyllur 2 V pajisje elektronike 1, konvertimi i një ndryshimi në rezistencën e matësve të tendosjes në një ndryshim në sinjalin e daljes aktuale në një nga diapazonet (0-5) mA, (0-20) mA, (4-20) mA.
Njësia matëse mund t'i rezistojë mbingarkesës së njëanshme me presion të tepërt të punës pa shkatërrim. Kjo sigurohet nga fakti se me një mbingarkesë të tillë, njëra nga membranat 7 qëndron në sipërfaqen e profilizuar të bazës 8.
Modifikimet e lartpërmendura të konvertuesve Sapphire-22 kanë një pajisje të ngjashme.
Transformatorët matës të presionit hidrostatik dhe absolut "Sapphire-22K-DG" dhe "Sapphire-22K-DA" kanë një sinjal të rrymës dalëse prej (0-5) mA ose (0-20) mA ose (4-20) mA, si si dhe një sinjal kodi elektrik i bazuar në ndërfaqen RS-485.
Element i ndjeshëm matës presioni shakull dhe matës presioni diferencial janë shakull - membrana harmonike (tuba të valëzuar metalike). Presioni i matur shkakton deformim elastik të shakullit. Masa e presionit mund të jetë ose lëvizja e skajit të lirë të shakullit, ose forca që lind gjatë deformimit.
Diagrami skematik Matës diferencial i presionit të shakullit të tipit DS është paraqitur në Fig. 5. Elementi i ndjeshëm i një pajisjeje të tillë është një ose dy shakull. Shakullat 1 dhe 2 janë të fiksuara në njërin skaj në një bazë fikse dhe në anën tjetër lidhen përmes një shufre të lëvizshme 3. Zgavrat e brendshme të shakullit mbushen me lëng (përzierje ujë-glicerinë, lëng organosilicon) dhe lidhen me njëra-tjetrën. Ndërsa presioni diferencial ndryshon, njëra nga shakullat tkurret, duke detyruar lëngun në shakullin tjetër dhe duke lëvizur shufrën e bllokut të shakullit. Lëvizja e shufrës konvertohet në lëvizjen e një stilolapsi, treguesi, modeli integrues ose një sinjal transmetimi në distancë në përpjesëtim me diferencën e matur të presionit.
Rënia nominale e presionit përcaktohet nga blloku i sustave spirale 4.
Kur rënia e presionit është më e lartë se ajo nominale, gotat 5 bllokojnë kanalin 6, duke ndaluar rrjedhën e lëngut dhe duke parandaluar kështu shkatërrimin e shakullit.
Oriz. 5 Diagrami skematik i një matës presioni diferencial të shakullit
Për të marrë informacion të besueshëm në lidhje me vlerën e çdo parametri, është e nevojshme të dihet saktësisht gabimi pajisje matëse. Përcaktimi i gabimit kryesor të pajisjes në pika të ndryshme të shkallës në intervale të caktuara kryhet duke e kontrolluar atë, d.m.th. krahasoni leximet e pajisjes që verifikohet me leximet e një pajisjeje standarde më të saktë. Si rregull, instrumentet kontrollohen së pari me një vlerë në rritje të vlerës së matur (goditje përpara), dhe më pas me një vlerë në rënie (goditje e kundërt).
Matësit e presionit kontrollohen në tre mënyrat e mëposhtme: kontrollimi i pikës zero, pika e punës dhe verifikimi i plotë. Në këtë rast, dy verifikimet e para kryhen drejtpërdrejt në vendin e punës duke përdorur valvul me tre drejtime(Fig. 6).
Pika e funksionimit kontrollohet duke lidhur një matës presioni kontrolli me matësin e presionit të punës dhe duke krahasuar leximet e tyre.
Verifikimi i plotë i matësve të presionit kryhet në laborator në një presore kalibruese ose matës presioni pistoni, pas heqjes së matësit të presionit nga vendi i punës.
Parimi i funksionimit të një instalimi me peshë të vdekur për kontrollin e matësve të presionit bazohet në balancimin e forcave të krijuara nga njëra anë nga presioni i matur, dhe nga ana tjetër nga ngarkesat që veprojnë në pistonin e vendosur në cilindër.
Oriz. 6. Skemat për kontrollimin e pikave zero dhe të funksionimit të matësit të presionit duke përdorur një valvul me tre drejtime.
Pozicionet e valvulave me tre drejtime: 1 - pune; 2 - verifikimi i pikës zero; 3 - kontrollimi i pikës së funksionimit; 4 - pastrimi i linjës së impulsit.
Pajisjet për matjen e presionit të tepërt quhen manometra, vakum (presion nën atmosferë) - matës vakum, presion të tepërt dhe vakum - matës presioni dhe vakumi, diferencë presioni (diferencë) - matës presioni diferencial.
Pajisjet kryesore të prodhuara në treg për matjen e presionit ndahen në grupet e mëposhtme sipas parimit të funksionimit të tyre:
Lëng - presioni i matur balancohet nga presioni i kolonës së lëngshme;
Pranvera - presioni i matur balancohet nga forca e deformimit elastik të një sustë tubulare, membrane, shakull etj.;
Pistoni - presioni i matur balancohet nga forca që vepron në një pistoni të një seksioni kryq të caktuar.
Në varësi të kushteve të përdorimit dhe qëllimit, industria prodhon llojet e mëposhtme të pajisjeve matëse të presionit:
Instrumente teknike - të përgjithshme për funksionimin e pajisjeve;
Kontrolli - për kontrollin e pajisjeve teknike në vendin e instalimit të tyre;
Shembull - për kontrollimin e instrumenteve dhe matjeve të kontrollit dhe teknikë që kërkojnë saktësi të shtuar.
Matës presioni pranveror
Qëllimi. Për të matur presionin e tepërt, përdoren gjerësisht matësat e presionit, funksionimi i të cilave bazohet në përdorimin e deformimit të një elementi ndjesor elastik që ndodh nën ndikimin e presionit të matur. Vlera e këtij deformimi transmetohet në pajisjen e leximit të pajisjes matëse, e kalibruar në njësi presioni.
Një sustë tubulare me një kthesë (tub Bourdon) përdoret më shpesh si një element ndijues i një matës presioni. Llojet e tjera të elementeve të ndjeshme janë: susta tubulare me shumë rrotullime, membrana e valëzuar e sheshtë, membrana në formë harmonike - shakull.
Pajisja. Matësit e presionit me një sustë tubulare me një kthesë përdoren gjerësisht për të matur presionin e tepërt në intervalin 0,6 - 1600 kgf/cm². Trupi i punës i matësve të tillë të presionit është një tub i zbrazët me seksion kryq eliptik ose ovale, i përkulur rreth perimetrit me 270 °.
Dizajni i një matës presioni me një sustë tubulare me një kthesë është paraqitur në Figurën 2.64. Susta tubulare - 2 me skajin e saj të hapur është e lidhur fort me mbajtësin - 6, të fiksuar në kutinë - 1 të matësit të presionit. Mbajtësi kalon përmes një montimi - 7 me një fije që shërben për t'u lidhur me tubacionin e gazit në të cilin matet presioni. Fundi i lirë i pranverës mbyllet me një prizë me një bosht të varur dhe vuloset. Me anë të një zinxhiri - 5, ai lidhet me një mekanizëm transmetimi të përbërë nga një sektor ingranazhi - 4, i shoqëruar me një ingranazh - 10, i ulur i palëvizshëm në bosht së bashku me një shigjetë treguese - 3. Pranë ingranazhit ka një pranverë spirale e sheshtë (flokë) - 9, njëra skaj i së cilës lidhet me ingranazhin, dhe tjetra është montuar fiks në raft. Flokët vazhdimisht e shtypin tubin në njërën anë të dhëmbëve të sektorit, duke eleminuar kështu reagimin (kundërplasjen) në ingranazhet dhe siguron lëvizje të qetë të shigjetës.
Oriz. 2.64. Tregon matës presioni me susta tubulare me një kthesë
Matësit e presionit të kontaktit elektrik
Qëllimi. Matësat e presionit, matësat e vakumit dhe matësat e presionit të kontaktit elektrik të tipit EKM EKV, EKMV dhe VE-16rb janë të dizajnuara për matjen, sinjalizimin ose kontrollin e ndezjes (ndezjes) të presionit (shkarkimit) të gazeve dhe lëngjeve neutrale në lidhje me bronzin dhe çelikun. Instrumentet matëse të tipit VE-16rb janë bërë në një strehë rezistente ndaj shpërthimit dhe mund të instalohen në zona të rrezikshme nga zjarri dhe shpërthyese. Tensioni i funksionimit të pajisjeve të kontaktit elektrik është deri në 380 V ose deri në 220 V DC.
Pajisja.Dizajni i matësve të presionit të kontaktit elektrik është i ngjashëm me ato me pranverë, me ndryshimin e vetëm që trupi i matësit të presionit ka të mëdha dimensionet gjeometrike për shkak të instalimit të grupeve të kontaktit. Struktura dhe lista e elementeve kryesore të matësve të presionit të kontaktit elektrik janë paraqitur në Fig. 2.65..
Matësat e presionit janë shembullor.
Qëllimi. Matës presioni dhe matës vakum lloj shembullor MO dhe VO janë të destinuara për testimin e matësve të presionit, matësve të vakumit dhe matësve të presionit dhe vakumit për matjen e presionit dhe vakumit të lëngjeve dhe gazeve jo agresive në kushte laboratorike.
Matësit e presionit të tipit MKO dhe matësat e vakumit të tipit VKO janë krijuar për të kontrolluar funksionimin e duhur të matësve të presionit të punës në vendin e instalimit të tyre dhe për matjet e kontrollit presioni i tepërt dhe vakum.
Oriz. 2.65. Matësit e presionit të kontaktit elektrik: a - Lloji EKM; ECMV; EKV;
B - tipi VE - 16 Rb pjesët kryesore: susta me tuba; shkallë; celular
Mekanizmi; grup kontaktesh lëvizëse; montimi i hyrjes
Matës elektrik të presionit
Qëllimi. Matësat e presionit elektrik të tipit DER janë krijuar për të konvertuar vazhdimisht presionin e tepërt ose vakum në një sinjal të unifikuar dalës AC. Këto pajisje përdoren për të punuar në lidhje me pajisjet e transformatorit diferencial dytësor, makinat e kontrollit të centralizuar dhe marrës të tjerë informacioni të aftë për të marrë një sinjal standard për shkak të induktivitetit të ndërsjellë.
Pajisja dhe parimi i funksionimit. Parimi i funksionimit të pajisjes, si ai i matësve të presionit me një sustë tubulare me një kthesë, bazohet në përdorimin e deformimit të elementit ndijor elastik kur presioni i matur aplikohet në të. Struktura e një matës presioni elektrik të tipit DER është paraqitur në Fig. 2.65. (b). Elementi elastik i ndjeshëm i pajisjes është një pranverë tubulare - 1, e cila është montuar në mbajtësin - 5. Një shirit - 6 është i vidhosur në mbajtës, mbi të cilin është fiksuar spiralja - 7 e transformatorit diferencial. Rezistenca konstante dhe të ndryshueshme janë montuar gjithashtu në mbajtës. Spiralja është e mbuluar me një ekran. Presioni i matur i jepet mbajtësit. Mbajtësi është i bashkangjitur në strehë - 2 vida - 4. Strehimi i aliazhit të aluminit është i mbyllur me një mbulesë mbi të cilën është fiksuar lidhësi i prizës - 3. Bërthama - 8 e transformatorit diferencial është e lidhur me skajin lëvizës të sustës me tuba me një vidë të veçantë - 9. Kur ushtrohet presion në pajisje, susta tubulare deformohet, gjë që shkakton një lëvizje proporcionale me presionin e matur të skajit lëvizës të sustës dhe bërthamës së transformatorit diferencial të lidhur.
Kërkesat operative kërkesat për matësit e presionit për qëllime teknike:
· gjatë instalimit të matësit të presionit, animi i çelësit nga vertikali nuk duhet të kalojë 15°;
· në pozicionin jo-pune, shigjeta e pajisjes matëse duhet të jetë në pozicionin zero;
· Matësi i presionit është verifikuar dhe ka një vulë dhe vulë që tregon datën e verifikimit;
· nuk ka dëmtime mekanike të trupit të matësit të presionit, pjesës së filetuar të montimit etj.;
· Shkalla dixhitale është qartë e dukshme personeli i shërbimit;
· kur matni presionin e një mediumi të gaztë të lagësht (gaz, ajër), tubi përpara matësit të presionit bëhet në formën e një laku në të cilin kondensohet lagështia;
· duhet të instalohet një rubinet ose valvul në pikën ku merret presioni i matur (përpara matësit të presionit);
· Për të vulosur pikën e lidhjes së pajisjes së matësit të presionit, duhet të përdoren guarnicione prej lëkure, plumbi, bakri të kuq të pjekur dhe fluoroplastikë. Nuk lejohet përdorimi i tërheqjes dhe plumbit të kuq.
Instrumentet matëse të presionit përdoren në shumë industri dhe klasifikohen, në varësi të qëllimit të tyre, si më poshtë:
· Barometra – matin presionin atmosferik.
· Matës vakum – matin presionin e vakumit.
· Matës presioni – matin presionin e tepërt.
· Matësit e presionit dhe vakumit – matin vakumin dhe presionin e tepërt.
· Matës vakumi me shirit – matin presionin absolut.
· Matës diferencial të presionit – matin diferencat e presionit.
Sipas parimit të funksionimit, instrumentet matëse të presionit mund të jenë të llojeve të mëposhtme:
· Pajisja është e lëngshme (presioni balancohet duke përdorur peshën e kolonës së lëngshme).
· Pajisjet me peshë-piston (presioni i matur balancohet nga forca e krijuar nga peshat e kalibruara).
· Instrumente me transmetim në distancë të leximeve (ndryshime në të ndryshme karakteristikat elektrike substancat nën ndikimin e presionit të matur).
· Pajisja është sustë (presioni i matur balancohet nga forcat elastike të sustave, deformimi i të cilit shërben si masë presioni).
Për Për matjen e presionit përdoren instrumente të ndryshme , të cilat mund të ndahen në dy grupe kryesore: të lëngshme dhe mekanike.
Pajisja më e thjeshtë është piezometër,
matja e presionit në një lëng me lartësinë e një kolone të të njëjtit lëng. Është një tub qelqi, i hapur në një skaj (tub në Fig. 14a). Një piezometër është një pajisje shumë e ndjeshme dhe e saktë, por është e dobishme vetëm kur matni presione të vogla, përndryshe tubi rezulton të jetë shumë i gjatë, gjë që e ndërlikon përdorimin e tij. 
Për të zvogëluar gjatësinë e tubit matës, përdoren pajisje me një lëng me densitet më të lartë (për shembull, merkuri). Manometri i merkurit është një tub në formë Y-je, bërryli i lakuar i të cilit është i mbushur me merkur (Fig. 14b). Nën ndikimin e presionit në enë, niveli i merkurit në këmbën e majtë të manometrit zvogëlohet, dhe në të djathtë rritet.
Matës diferencial i presionit përdoret në rastet kur është e nevojshme të matet jo presioni në një enë, por diferenca e presionit në dy enë ose në dy pika të një ene (Fig. 14 c).
Përdorimi i pajisjeve të lëngshme është i kufizuar në rajonin e presioneve relativisht të ulëta. Nëse është e nevojshme të maten presione të larta, përdoren instrumente të llojit të dytë - mekanike.
Matës presioni pranverorështë më i zakonshmi nga pajisjet mekanike. Ai përbëhet (Fig. 15a) nga një tub i uritur me mure të hollë prej bronzi ose çeliku (burrë) 1, një fund i të cilit është i mbyllur dhe i lidhur nga një pajisje lëvizëse 2 me një mekanizëm ingranazhi 3. Një shigjetë 4 ndodhet në bosht i mekanizmit të ingranazheve Fundi i dytë i tubit është i hapur dhe i lidhur me enën, në të cilën matet presioni. Nën ndikimin e presionit, susta deformohet (drejtohet) dhe, përmes një pajisjeje lëvizëse, aktivizon një shigjetë, devijimi i së cilës përcakton vlerën e presionit në një shkallë prej 5.
Matës presioni në diafragmë klasifikuar edhe si mekanike (Fig. 15b). Në vend të një suste, një membranë e hollë pllake 1 (metal ose e bërë nga materiali i gomës) është instaluar në to. Deformimi i membranës transmetohet përmes pajisjes lëvizëse në një shigjetë që tregon vlerën e presionit.
Matësat mekanikë të presionit kanë disa përparësi ndaj atyre të lëngëta: transportueshmëri, shkathtësi, thjeshtësi e projektimit dhe funksionimit dhe një gamë e gjerë presionesh të matura.
Për matjen e presioneve më të vogla se ato atmosferike, përdoren matës të vakumit të lëngshëm dhe mekanik, parimi i funksionimit të të cilave është i njëjtë me atë të matësve të presionit.
Parimi i anijeve komunikuese .
Anije komunikuese
Duke komunikuar 
quhen enë që kanë ndërmjet tyre një kanal të mbushur me lëng. Vëzhgimet tregojnë se në enët komunikuese të çdo forme, një lëng homogjen vendoset gjithmonë në të njëjtin nivel.
Lëngjet e ndryshme sillen ndryshe edhe në enë komunikuese të së njëjtës formë dhe madhësi. Marrim dy enë komunikuese cilindrike me diametër të njëjtë (Fig. 51), hedhim një shtresë merkuri në pjesën e poshtme të tyre (me hije) dhe sipër saj hedhim në cilindra lëng me dendësi të ndryshme, për shembull r 2 h 1).
Le të zgjedhim mendërisht brenda tubit që lidh enët komunikuese dhe të mbushim me merkur një sipërfaqe të zonës S pingul me sipërfaqen horizontale. Meqenëse lëngjet janë në qetësi, presioni në këtë zonë majtas dhe djathtas është i njëjtë, d.m.th. p 1 = p 2 . Sipas formulës (5.2), presioni hidrostatik p 1 = 1 gh 1 dhe p 2 = 2 gh 2. Duke barazuar këto shprehje, marrim r 1 h 1 = r 2 h 2, nga e cila
h 1 /h 2 =r 2 /r 1. (5.4)
Prandaj , lëngje të ndryshme në qetësi instalohen në enët komunikuese në mënyrë të tillë që lartësitë e kolonave të tyre të rezultojnë të jenë në përpjesëtim të zhdrejtë me dendësinë e këtyre lëngjeve.
Nëse r 1 =r 2, atëherë nga formula (5.4) del se h 1 =h 2, d.m.th. lëngjet homogjene janë instaluar në enë komunikuese në të njëjtin nivel.
Kazani dhe gryka e tij janë enë komunikuese: uji në to është në të njëjtin nivel. Kjo do të thotë që gryka e kazanit duhet 
Instalim hidraulik.
Një rezervuar i madh uji (kullë uji) është instaluar në kullë. Nga rezervuari ka tuba me një numër degësh që çojnë në shtëpi. Skajet e tubave mbyllen me rubinet. Në rubinet, presioni i ujit që mbush tubat është i barabartë me presionin e kolonës së ujit, e cila ka një lartësi të barabartë me diferencën në lartësi midis rubinetit dhe sipërfaqes së lirë të ujit në rezervuar. Meqenëse rezervuari është instaluar në një lartësi prej dhjetëra metrash, presioni në rubinet mund të arrijë disa atmosfera. Natyrisht, presioni i ujit në katet e sipërme është më i vogël se presioni në katet e poshtme.
Uji në rezervuar kullë uji furnizuar me pompa
Tub për matjen e ujit.
Tubat matëse të ujit për rezervuarët e ujit janë ndërtuar mbi parimin e anijeve komunikuese. Tuba të tillë, për shembull, gjenden në tanke në makina hekurudhore. Në një tub qelqi të hapur të lidhur me rezervuarin, uji qëndron gjithmonë në të njëjtin nivel si në vetë rezervuarin. Nëse tubi matës i ujit është i instaluar në një kazan me avull, atëherë skaji i sipërm i tubit është i lidhur me pjesa e sipërme bojler i mbushur me avull.
Kjo bëhet në mënyrë që presionet mbi sipërfaqen e lirë të ujit në kazan dhe në tub të jenë të njëjta.
Peterhof është një ansambël i mrekullueshëm parqesh, pallatesh dhe shatërvanësh. Ky është i vetmi ansambël në botë, shatërvanët e të cilit funksionojnë pa pompa ose struktura komplekse presioni uji. Këto shatërvanë përdorin parimin e anijeve komunikuese - nivelet e shatërvanëve dhe pellgjeve të depozitimit merren parasysh.
Karakteristika e presionit është forca që vepron në mënyrë uniforme në një sipërfaqe të njësisë së trupit. Kjo forcë ndikon në procese të ndryshme teknologjike. Presioni matet me paskale. Një paskal e barabartë me presionin një forcë prej një njutoni për sipërfaqe prej 1 m2.
Llojet e presionit
Atmosferike.
Metrikë vakum.
E tepruar.
Absolute.
Atmosferike Presioni krijohet nga atmosfera e Tokës.
Matës vakum presioni është presioni që nuk arrin presionin atmosferik.
E tepruar presioni është një vlerë presioni më e madhe se presioni atmosferik.
Absolute presioni përcaktohet nga vlera e zeros absolute (vakum).
Llojet dhe puna
Pajisjet që matin presionin quhen matës presioni. Në teknologji, më së shpeshti është e nevojshme të përcaktohet presioni i tepërt. Një gamë e konsiderueshme e vlerave të presionit të matur dhe kushteve të veçanta për matjen e tyre në procese të ndryshme teknologjike përcaktojnë shumëllojshmërinë e llojeve të matësve të presionit, të cilët kanë dallimet e tyre në tiparet e projektimit dhe parimet e funksionimit. Le të shqyrtojmë llojet kryesore të përdorura.
Barometra
Një barometër është një pajisje që mat presionin e ajrit në atmosferë. Ka disa lloje të barometrave.
Mërkuri Një barometër funksionon në bazë të lëvizjes së merkurit në një tub përgjatë një shkalle të caktuar.
E lëngshme Një barometër funksionon në parimin e balancimit të një lëngu me presionin atmosferik.
Barometri aneroid punon duke ndryshuar përmasat e një kutie metalike të mbyllur me vakum brenda, nën ndikimin e presionit atmosferik.
Elektronike barometri është më shumë pajisje moderne. Ai konverton parametrat e një aneroidi konvencional në një sinjal dixhital, i cili shfaqet në një ekran kristal të lëngshëm.
Matës të presionit të lëngshëm
Në këto modele pajisjesh, presioni përcaktohet nga lartësia e kolonës së lëngshme, e cila e barazon këtë presion. Pajisjet e lëngshme bëhen më shpesh në formën e 2 enëve të qelqit të lidhura me njëra-tjetrën, në të cilat derdhet lëngu (ujë, merkur, alkool).
Fig-1
Një skaj i enës është i lidhur me mediumin që matet dhe tjetri është i hapur. Nën presionin e mediumit, lëngu rrjedh nga një enë në tjetrën derisa presioni të barazohet. Dallimi në nivelet e lëngjeve përcakton presionin e tepërt. Pajisjet e tilla matin ndryshimin e presionit dhe vakumin.
Figura 1a tregon një matës presioni me 2 tuba që mat vakumin, matësin dhe presionin atmosferik. Disavantazhi është gabimi domethënës në matjen e presioneve që kanë pulsim. Për raste të tilla, përdoren matës presioni me 1 tub (Figura 1b). Ato përmbajnë një skaj të një ene më të madhe. Kupa lidhet me zgavrën që matet, presioni i së cilës lëviz lëngun në pjesën e ngushtë të enës.
Gjatë matjes, merret parasysh vetëm lartësia e lëngut në bërrylin e ngushtë, pasi lëngu e ndryshon nivelin e tij në filxhan në mënyrë të parëndësishme, dhe kjo neglizhohet. Për të matur presione të vogla të tepërta, përdoren mikromanometra me 1 tub me një tub të prirur në një kënd (Figura 1c). Sa më i madh të jetë pjerrësia e tubit, aq më të sakta janë leximet e pajisjes, për shkak të rritjes së gjatësisë së nivelit të lëngut.
Një grup i veçantë konsiderohen pajisje për matjen e presionit, në të cilat lëvizja e lëngut në një enë vepron në një element të ndjeshëm - një notues (1) në figurën 2a, një unazë (3) (Figura 2c) ose një zile (2). ) (Figura 2b), të cilat janë të lidhura me një shigjetë, e cila është një tregues presioni.
Fig-2
Përparësitë e pajisjeve të tilla janë transmetimi në distancë dhe regjistrimi i vlerave.
Matësit e tendosjes
Në fushën teknike, matësit e tendosjes për matjen e presionit kanë fituar popullaritet. Parimi i tyre i funksionimit është të deformojnë elementin ndijor. Ky deformim ndodh nën ndikimin e presionit. Komponenti elastik është i lidhur me një pajisje leximi që ka një shkallë të shkallëzuar në njësi presioni. Matësit e presionit të deformimit ndahen në:
- Pranvera.
- Shakull.
- Membrana.
Fig-3
Matës presioni pranveror
Në këto pajisje, elementi i ndjeshëm është një sustë e lidhur me treguesin me një mekanizëm transmetimi. Presioni vepron brenda tubit, seksioni kryq përpiqet të marrë një formë të rrumbullakët, susta (1) përpiqet të lëshohet, si rezultat treguesi lëviz përgjatë shkallës (Figura 3a).
Matës presioni në diafragmë
Në këto pajisje, përbërësi elastik është membrana (2). Përkulet nën presion dhe vepron mbi shigjetën duke përdorur një mekanizëm transmetimi. Membrana është bërë si një kuti (3). Kjo rrit saktësinë dhe ndjeshmërinë e pajisjes për shkak të devijimit më të madh në presion të barabartë (Figura 3b).
Matës presioni të shakullit
Në pajisjet e tipit shakull (Figura 3c), elementi elastik është një shakull (4), i cili është bërë në formën e një tubi të valëzuar me mure të hollë. Në këtë tub ushtrohet presion. Në të njëjtën kohë, shakulla rritet në gjatësi dhe, me ndihmën e një mekanizmi transmetimi, lëviz gjilpërën e matësit të presionit.
Llojet e shakullave dhe membranave të matësve të presionit përdoren për matjen e presioneve të vogla të tepërta dhe vakumit, pasi përbërësi elastik ka ngurtësi të ulët. Kur pajisje të tilla përdoren për të matur vakumin, ato quhen matësit e rrymës. Një pajisje që mat presionin e tepërt është matës presioni , për matjen e presionit të tepërt dhe vakumit përdoren matës të shtytjes .
Pajisjet për matjen e presionit të tipit të deformimit kanë një avantazh ndaj modeleve të lëngshme. Ato lejojnë që leximet të transmetohen nga distanca dhe të regjistrohen automatikisht.
Kjo ndodh për shkak të shndërrimit të deformimit të përbërësit elastik në një sinjal të daljes së rrymës elektrike. Sinjali regjistrohet nga instrumentet matëse që janë të kalibruar në njësi presioni. Pajisjet e tilla quhen manometra sforco-elektrik. Matësi i tendosjes, transformatori diferencial dhe konvertuesit e modulimit magnetik përdoren gjerësisht.
Konvertuesi i transformatorit diferencial
Fig-4
Parimi i funksionimit të një konverteri të tillë është ndryshimi i rrymës së induksionit në varësi të vlerës së presionit.
Pajisjet me një konvertues të tillë kanë një pranverë tubulare (1), e cila lëviz bërthamën e çelikut (2) të transformatorit, dhe jo shigjetën. Si rezultat, fuqia e rrymës së induksionit të furnizuar përmes amplifikatorit (4) në pajisjen matëse (3) ndryshon.
Pajisjet magnetomoduluese për matjen e presionit
Në pajisje të tilla, forca shndërrohet në një sinjal të rrymës elektrike për shkak të lëvizjes së një magneti të lidhur me një komponent elastik. Kur lëviz, magneti vepron në konvertuesin e modulimit magnetik.
Sinjali elektrik përforcohet në një përforcues gjysmëpërçues dhe dërgohet në pajisjet matëse elektrike dytësore.
Matësit e tendosjes
Konvertuesit e bazuar në një matës deformimi funksionojnë në bazë të varësisë së rezistencës elektrike të matësit të deformimit nga sasia e deformimit.
Fig-5
Matësit e tendosjes (1) (Figura 5) janë fiksuar në elementin elastik të pajisjes. Sinjali elektrik në dalje lind për shkak të një ndryshimi në rezistencën e matësit të tendosjes dhe regjistrohet nga pajisjet matëse sekondare.
Matësit e presionit të kontaktit elektrik
Fig-6
Komponenti elastik në pajisje është një pranverë tubulare me një kthesë. Kontaktet (1) dhe (2) bëhen për çdo shenjë të shkallës së instrumentit duke rrotulluar vidën në kokën (3), e cila ndodhet në jashtë xhami
Kur presioni ulet dhe arrin kufirin e tij të poshtëm, shigjeta (4) duke përdorur kontaktin (5) do të ndezë qarkun e llambës me ngjyrën përkatëse. Kur presioni rritet në kufirin e sipërm, i cili vendoset nga kontakti (2), shigjeta mbyll qarkun e llambës së kuqe me kontaktin (5).
Klasat e saktësisë
Matësat e presionit ndahen në dy klasa:
shembullore.
Punëtorët.
Instrumentet shembullore përcaktojnë gabimin e leximeve të instrumenteve të punës që përfshihen në teknologjinë e prodhimit.
Klasa e saktësisë është e ndërlidhur me gabimin e lejuar, që është sasia e devijimit të matësit të presionit nga vlerat aktuale. Saktësia e pajisjes përcaktohet nga përqindja e gabimit maksimal të lejuar në vlerën nominale. Sa më e lartë të jetë përqindja, aq më e ulët është saktësia e pajisjes.
Matësat e presionit të modelit kanë një saktësi shumë më të lartë se modelet e punës, pasi ato shërbejnë për të vlerësuar konsistencën e leximeve të modeleve të punës të pajisjeve. Matësat standard të presionit përdoren kryesisht në kushte laboratorike, kështu që ato prodhohen pa mbrojtje shtesë nga mjedisi i jashtëm.
Matësat e presionit të pranverës kanë 3 klasa saktësie: 0.16, 0.25 dhe 0.4. Modelet e punës të matësve të presionit kanë klasa saktësie nga 0.5 në 4.
Aplikimi i matësve të presionit
Instrumentet matëse të presionit janë pajisjet më të njohura në industri të ndryshme kur punojnë me lëndë të para të lëngshme ose të gazta.
Ne rendisim vendet kryesore ku përdoren pajisje të tilla:
- Në industrinë e gazit dhe naftës.
- Në inxhinierinë e ngrohjes për monitorimin e presionit të transportuesit të energjisë në tubacione.
- Në industrinë e aviacionit, industrinë e automobilave, mirëmbajtjen e avionëve dhe automobilave.
- Në industrinë e inxhinierisë mekanike kur përdoren njësi hidromekanike dhe hidrodinamike.
- Në pajisjet dhe instrumentet mjekësore.
- Në pajisjet dhe transportin hekurudhor.
- Në industrinë kimike për të përcaktuar presionin e substancave në proceset teknologjike.
- Në vende duke përdorur mekanizma dhe njësi pneumatike.
Kërkimi i tekstit të plotë.
Parimi i funksionimit
Parimi i funksionimit të matësit të presionit bazohet në balancimin e presionit të matur me forcën e deformimit elastik të një sustë tubulare ose të një membrane më të ndjeshme me dy pllaka, njëra skaj i së cilës është mbyllur në një mbajtëse dhe tjetra është e lidhur përmes një shufër në një mekanizëm me sektor tribik që konverton lëvizjen lineare të elementit ndijor elastik në një lëvizje rrethore të shigjetës treguese.
Varietetet
Grupi i instrumenteve që matin presionin e tepërt përfshin:
Matës presioni - instrumente me matje nga 0,06 deri në 1000 MPa (Masni presionin e tepërt - ndryshimi pozitiv midis presionit absolut dhe barometrik)
Matësit e vakumit janë pajisje që matin vakumin (presionin nën atmosferë) (deri në minus 100 kPa).
Matësit e presionit dhe vakumit janë matës presioni që matin presionin e tepërt (nga 60 në 240,000 kPa) dhe presionin e vakumit (deri në minus 100 kPa).
Matës presioni - matës presioni për presione të vogla të tepërta deri në 40 kPa
Matësit e tërheqjes - matës vakum me një kufi deri në minus 40 kPa
Matës të presionit të shtytjes dhe vakumit me kufij ekstremë që nuk i kalojnë ±20 kPa
Të dhënat janë dhënë në përputhje me GOST 2405-88
Shumica e matësve të presionit vendas dhe të importuar janë prodhuar në përputhje me standardet e pranuara përgjithësisht, prandaj, matësat e presionit të markave të ndryshme zëvendësojnë njëri-tjetrin. Kur zgjidhni një matës presioni, duhet të dini: kufirin e matjes, diametrin e trupit, klasën e saktësisë së pajisjes. Vendndodhja dhe filli i montimit janë gjithashtu të rëndësishme. Këto të dhëna janë të njëjta për të gjitha pajisjet e prodhuara në vendin tonë dhe në Evropë.
Ka edhe matës presioni që matin presionin absolut, pra presionin e tepërt + atmosferik
Një pajisje që mat presionin atmosferik quhet barometër.
Llojet e matësve të presionit
Në varësi të dizajnit dhe ndjeshmërisë së elementit, ekzistojnë matës presioni të lëngshëm, të vdekur dhe të deformimit (me një susta ose membranë tubulare). Matësit e presionit ndahen në klasa të saktësisë: 0.15; 0,25; 0.4; 0,6; 1.0; 1,5; 2.5; 4.0 (se më pak numër, aq më e saktë është pajisja).
Llojet e matësve të presionit
Sipas qëllimit, matësit e presionit mund të ndahen në teknik - teknik të përgjithshëm, kontakt elektrik, special, vetë-regjistrues, hekurudhor, rezistent ndaj dridhjeve (të mbushur me glicerinë), anije dhe referencë (modeli).
Teknik i përgjithshëm: projektuar për matjen e lëngjeve, gazeve dhe avujve që nuk janë agresivë ndaj lidhjeve të bakrit.
Kontakti elektrik: kanë aftësinë për të rregulluar mediumin e matur, për shkak të pranisë së një mekanizmi kontakti elektrik. Një pajisje veçanërisht e njohur në këtë grup mund të quhet EKM 1U, megjithëse ka kohë që është ndërprerë.
E veçanta: oksigjeni - duhet të degreasohet, pasi ndonjëherë edhe ndotja e lehtë e mekanizmit në kontakt me oksigjenin e pastër mund të çojë në një shpërthim. Shpesh në dispozicion në raste ngjyrë blu me përcaktimin në numrin O2 (oksigjen); acetilen - lidhjet e bakrit nuk lejohen në prodhimin e mekanizmit matës, pasi në kontakt me acetilen ekziston rreziku i formimit të bakrit të acetilenit shpërthyes; amoniaku - duhet të jetë rezistent ndaj korrozionit.
Referenca: duke pasur më shumë klasit të lartë saktësia (0.15;0.25;0.4) këto pajisje përdoren për kontrollimin e matësve të tjerë të presionit. Pajisjet e tilla janë instaluar në shumicën e rasteve në matës të presionit pa peshë ose në ndonjë instalim tjetër të aftë për t'u zhvilluar presioni i kërkuar.
Matësit e presionit të anijeve janë të dizajnuara për përdorim në lumë dhe marina.
Hekurudha: e destinuar për përdorim në transportin hekurudhor.
Vetë-regjistrimi: matës presioni në një kuti, me një mekanizëm që ju lejon të riprodhoni grafikun e funksionimit të matësit të presionit në letër grafiku.
Përçueshmëri termike
Matësit e përçueshmërisë termike bazohen në uljen e përçueshmërisë termike të një gazi me presion. Këta matës presioni kanë një filament të integruar që nxehet kur rryma kalon nëpër të. Një termoelement ose sensor i temperaturës rezistente (DOTS) mund të përdoret për të matur temperaturën e filamentit. Kjo temperaturë varet nga shpejtësia me të cilën filamenti transferon nxehtësinë në gazin përreth dhe kështu nga përçueshmëria termike. Shpesh përdoret një matës Pirani, i cili përdor një fije të vetme platini si një element ngrohës dhe një DOTS. Këta matës presioni japin lexime të sakta midis 10 dhe 10-3 mmHg. Art., por ata janë mjaft të ndjeshëm ndaj përbërjen kimike gazet e matura.
[redakto]Dy filamente
Një spirale teli përdoret si ngrohës, ndërsa tjetra përdoret për të matur temperaturën përmes konvekcionit.
Matës presioni Pirani (një fije)
Matësi i presionit Pirani përbëhet nga një tel metalik i ekspozuar ndaj presionit që matet. Teli nxehet nga rryma që kalon nëpër të dhe ftohet nga gazi përreth. Ndërsa presioni i gazit zvogëlohet, efekti i ftohjes gjithashtu zvogëlohet dhe temperatura e ekuilibrit të telit rritet. Rezistenca e një teli është një funksion i temperaturës: duke matur tensionin nëpër tela dhe rrymën që rrjedh nëpër të, mund të përcaktohet rezistenca (dhe kështu presioni i gazit). Ky lloj matës presioni u projektua për herë të parë nga Marcello Pirani.
Matësit e termoelementit dhe termistorit funksionojnë në mënyrë të ngjashme. Dallimi është se një termoelement dhe termistor përdoren për të matur temperaturën e filamentit.
Gama e matjes: 10−3 - 10 mmHg. Art. (afërsisht 10−1 - 1000 Pa)
Matës i presionit të jonizimit
Matësat e presionit të jonizimit janë më të ndjeshëm instrumente matëse për presione shumë të ulëta. Ata matin presionin në mënyrë indirekte duke matur jonet e prodhuara kur gazi bombardohet me elektrone. Sa më i ulët të jetë dendësia e gazit, aq më pak jone do të formohen. Kalibrimi i një matës presioni jonik është i paqëndrueshëm dhe varet nga natyra e gazrave të matur, e cila nuk dihet gjithmonë. Ato mund të kalibrohen duke krahasuar me leximet e matësit të presionit McLeod, të cilat janë shumë më të qëndrueshme dhe të pavarura nga kimia.
Elektronet termionike përplasen me atomet e gazit dhe gjenerojnë jone. Jonet tërhiqen në elektrodë me një tension të përshtatshëm, i njohur si kolektor. Rryma e kolektorit është proporcionale me shkallën e jonizimit, e cila është një funksion i presionit të sistemit. Kështu, matja e rrymës së kolektorit ju lejon të përcaktoni presionin e gazit. Ekzistojnë disa nëntipe të matësve të presionit jonizues.
Gama e matjes: 10−10 - 10−3 mmHg. Art. (afërsisht 10−8 - 10−1 Pa)
Shumica e matësve të joneve vijnë në dy lloje: katodë e nxehtë dhe katodë e ftohtë. Lloji i tretë - një matës presioni me një rotor rrotullues - është më i ndjeshëm dhe më i shtrenjtë se dy të parët dhe nuk diskutohet këtu. Në rastin e një katode të nxehtë, një filament i ndezur elektrikisht krijon një rreze elektronike. Elektronet kalojnë nëpër matës presioni dhe jonizojnë molekulat e gazit rreth tyre. Jonet që rezultojnë mblidhen në elektrodën e ngarkuar negativisht. Rryma varet nga numri i joneve, i cili nga ana tjetër varet nga presioni i gazit. Matësat e presionit të katodës së nxehtë matin me saktësi presionin në intervalin 10−3 mmHg. Art. deri në 10−10 mm Hg. Art. Parimi i një matës presioni të katodës së ftohtë është i njëjtë, përveç që elektronet prodhohen në një shkarkesë të krijuar nga një shkarkesë elektrike e tensionit të lartë. Matësat e presionit të katodës së ftohtë matin me saktësi presionin në intervalin 10−2 mmHg. Art. deri në 10−9 mm Hg. Art. Kalibrimi i matësve të presionit të jonizimit është shumë i ndjeshëm ndaj gjeometrisë strukturore, përbërjes kimike të gazrave të matur, korrozionit dhe depozitave sipërfaqësore. Kalibrimi i tyre mund të bëhet i papërdorshëm kur ndizet në presion atmosferik dhe shumë të ulët. Përbërja e vakumit në presione të ulëta është zakonisht e paparashikueshme, kështu që një spektrometër masiv duhet të përdoret së bashku me një matës presioni jonizues për matje të sakta.
Katodë e nxehtë
Një matës jonizimi i katodës së nxehtë Bayard-Alpert zakonisht përbëhet nga tre elektroda që funksionojnë në modalitetin e triodës, me filamentin që është katoda. Të tre elektrodat janë kolektori, filamenti dhe rrjeti. Rryma e kolektorit matet në pikoamps nga një elektrometër. Diferenca potenciale midis filamentit dhe tokës është zakonisht 30 volt, ndërsa tensioni i rrjetit nën tension konstant është 180-210 volt, përveç nëse ka bombardim elektronik opsional përmes ngrohjes së rrjetit, i cili mund të ketë një potencial të lartë prej afërsisht 565 volt. Matësi më i zakonshëm i joneve është një katodë e nxehtë Bayard-Alpert me një kolektor të vogël jonesh brenda rrjetës. Një shtresë xhami me një vrimë në vakum mund të rrethojë elektrodat, por zakonisht ajo nuk përdoret dhe matësi i presionit ndërtohet direkt në pajisjen e vakumit dhe kontaktet kalohen përmes një pllake qeramike në murin e pajisjes vakum. Matësat e jonizimit të katodës së nxehtë mund të dëmtohen ose të humbasin kalibrimin nëse janë të ndezur në presion atmosferik ose edhe me vakum të ulët. Matjet e matësve të presionit të jonizimit të katodës së nxehtë janë gjithmonë logaritmike.
Elektronet e emetuara nga filamenti lëvizin disa herë në drejtime përpara dhe të kundërta rreth rrjetës derisa ta godasin atë. Gjatë këtyre lëvizjeve, disa elektrone përplasen me molekulat e gazit dhe formojnë çifte elektron-jon (jonizimi i elektroneve). Numri i joneve të tilla është në proporcion me densitetin e molekulave të gazit të shumëzuar me rrymën termionike dhe këto jone fluturojnë në kolektor, duke formuar një rrymë jonike. Meqenëse dendësia e molekulave të gazit është proporcionale me presionin, presioni vlerësohet duke matur rrymën e joneve.
Ndjeshmëria e presionit të ulët të matësve të presionit të katodës së nxehtë kufizohet nga efekti fotoelektrik. Elektronet që godasin rrjetin prodhojnë rreze X, të cilat prodhojnë zhurmë fotoelektrike në kolektorin e joneve. Kjo kufizon gamën e matësve më të vjetër të katodës së nxehtë në 10−8 mmHg. Art. dhe Bayard-Alpert në afërsisht 10−10 mm Hg. Art. Telat shtesë në potencialin katodik në vijën e shikimit midis kolektorit të joneve dhe rrjetës parandalojnë këtë efekt. Në llojin e nxjerrjes, jonet tërhiqen jo nga një tel, por nga një kon i hapur. Meqenëse jonet nuk mund të vendosin se cilën pjesë të konit të godasin, ata kalojnë nëpër vrimë dhe formojnë një rreze jonike. Kjo rreze jonike mund të transmetohet në një filxhan Faraday.
Kapitulli 2. MANOMETRAT E LËNGËS
Çështjet e furnizimit me ujë për njerëzimin kanë qenë gjithmonë shumë të rëndësishme, dhe ato fituan një rëndësi të veçantë me zhvillimin e qyteteve dhe shfaqjen e lloje të ndryshme prodhimit Në të njëjtën kohë, problemi i matjes së presionit të ujit, d.m.th., presioni i nevojshëm jo vetëm për të siguruar furnizimin me ujë përmes sistemit të furnizimit me ujë, por edhe për të funksionuar mekanizma të ndryshëm, u bë gjithnjë e më urgjent. Nderi i zbuluesit i takon artistit dhe shkencëtarit më të madh italian Leonardo da Vinci (1452-1519), i cili për herë të parë përdori një tub piezometrik për të matur presionin e ujit në tubacione. Fatkeqësisht, vepra e tij "Mbi lëvizjen dhe matjen e ujit" u botua vetëm në shekullin e 19-të. Prandaj, përgjithësisht pranohet se matësi i parë i presionit të lëngshëm u krijua në 1643 nga shkencëtarët italianë Torricelli dhe Viviai, studentë të Galileo Galilei, të cilët, duke studiuar vetitë e merkurit të vendosur në një tub, zbuluan ekzistencën e presionit atmosferik. Kështu lindi barometri i merkurit. Gjatë 10-15 viteve të ardhshme, në Francë (B. Pascal dhe R. Descartes) dhe në Gjermani (O. Guericke) u krijuan lloje të ndryshme barometrash të lëngshëm, duke përfshirë ato me mbushje uji. Në 1652, O. Guericke demonstroi peshën e atmosferës me një eksperiment spektakolar me hemisferat e evakuuara, të cilat nuk mund të ndanin dy ekipe kuajsh (hemisferat e famshme të Magdeburgut).
Zhvillimi i mëtejshëm i shkencës dhe teknologjisë ka çuar në shfaqjen e një numri të madh matës të presionit të lëngshëm lloje të ndryshme, përdoren;: deri më sot në shumë industri: meteorologji, aviacion dhe teknologji e vakumit elektrik, gjeodezi dhe eksplorim gjeologjik, fizikë dhe metrologji, etj. Megjithatë, për shkak të një sërë karakteristikash specifike të parimit të funksionimit të matësve të presionit të lëngshëm, pesha specifike në krahasim me matësat e presionit të llojeve të tjera është relativisht e vogël dhe ndoshta do të ulet në të ardhmen. Megjithatë, për matje veçanërisht me saktësi të lartë në diapazonin e presionit afër presionit atmosferik, ato janë ende të domosdoshme. Matësit e presionit të lëngshëm nuk e kanë humbur rëndësinë e tyre në një sërë fushash të tjera (mikromanometri, barometri, meteorologji dhe kërkime fizike dhe teknike).
2.1. Llojet kryesore të matësve të presionit të lëngshëm dhe parimet e funksionimit të tyre
Parimi i funksionimit të matësve të presionit të lëngshëm mund të ilustrohet duke përdorur shembullin e një matës presioni të lëngshëm në formë U (Fig. 4, a ), i përbërë nga dy tuba vertikalë të ndërlidhur 1 dhe 2,
gjysmë e mbushur me lëng. Në përputhje me ligjet e hidrostatikës, me presione të barabarta r unë dhe f 2 sipërfaqet e lira të lëngut (meniskët) në të dy tubat do të vendosen në niveli I-I. Nëse njëri prej presioneve tejkalon tjetrin (p\ > f 2), atëherë diferenca e presionit do të shkaktojë uljen e nivelit të lëngut në tub 1 dhe, në përputhje me rrethanat, ngrihen në tub 2, derisa të arrihet një gjendje ekuilibri. Në të njëjtën kohë, në nivel
Ekuacioni i ekuilibrit II-P merr formën
Ap=pi -р 2 =Н Р "g, (2.1)
dmth diferenca e presionit përcaktohet nga presioni i një kolone të lëngshme me një lartësi N me dendësi p.
Ekuacioni (1.6) nga pikëpamja e matjes së presionit është thelbësor, pasi presioni në fund të fundit përcaktohet nga sasitë themelore fizike - masa, gjatësia dhe koha. Ky ekuacion është i vlefshëm për të gjitha llojet e matësve të presionit të lëngshëm pa përjashtim. Kjo nënkupton përkufizimin se një matës presioni i lëngshëm është një matës presioni në të cilin presioni i matur balancohet nga presioni i kolonës së lëngshme të formuar nën ndikimin e këtij presioni. Është e rëndësishme të theksohet se masa e presionit në matësat e presionit të lëngshëm është
lartësia e tabelës së lëngut, ishte kjo rrethanë që çoi në shfaqjen e njësive matëse të presionit prej mm ujë. Art., mm Hg. Art. dhe të tjera që rrjedhin natyrshëm nga parimi i funksionimit të matësve të presionit të lëngshëm.
Matës i presionit të lëngut në filxhan (Fig. 4, b) përbëhet nga gota të lidhura me njëra-tjetrën 1 dhe tub vertikal 2, Për më tepër, zona e seksionit kryq të kupës është dukshëm më e madhe se tubi. Prandaj, nën ndikimin e ndryshimit të presionit Ar Ndryshimi në nivelin e lëngut në filxhan është shumë më i vogël se rritja e nivelit të lëngut në tub: N\ = N g f/F, Ku N ! - ndryshimi i nivelit të lëngut në filxhan; H 2 - ndryshimi i nivelit të lëngut në tub; / - zona e seksionit kryq të tubit; F - zona e seksionit kryq të kupës.
Prandaj lartësia e kolonës së lëngshme që balancon presionin e matur N - N x + H 2 = # 2 (1 + f/F), dhe diferenca e matur e presionit
Pi - Pr = H 2 p?-(1 + f/F ). (2.2)
Prandaj, me një koeficient të njohur k= 1 + f/F diferenca e presionit mund të përcaktohet nga ndryshimi i nivelit të lëngut në një tub, gjë që thjeshton procesin e matjes.
Matës presioni me dy filxhan (Fig. 4, V) përbëhet nga dy gota të lidhura nëpërmjet një zorrë fleksibël 1 dhe 2, njëra prej të cilave është e fiksuar fort, dhe e dyta mund të lëvizë në drejtim vertikal. Në presione të barabarta R\ Dhe f 2 gota, dhe për këtë arsye sipërfaqet e lira të lëngut janë në të njëjtin nivel I-I. Nëse R\ > r 2 pastaj filxhan 2 rritet derisa të arrihet ekuilibri në përputhje me ekuacionin (2.1).
Uniteti i parimit të funksionimit të matësve të presionit të lëngshëm të të gjitha llojeve përcakton shkathtësinë e tyre nga pikëpamja e aftësisë për të matur presionin e çdo lloji - absolut dhe matës dhe presion diferencial.
Presioni absolut do të matet nëse f 2 = 0, pra kur hapësira mbi nivelin e lëngut në tub 2 i pompuar. Pastaj kolona e lëngshme në matësin e presionit do të balancojë presionin absolut në tub
i,T.e.p a6c =tf р g.
Kur matni presionin e tepërt, një nga tubat komunikon me presionin atmosferik, për shembull, p 2 = p tsh. Nëse presioni absolut në tub 1 më shumë se presioni atmosferik (fq i >р аТ m)> pastaj, në përputhje me (1.6), kolona e lëngshme në tub 2 do të balancojë presionin e tepërt në tub 1 } dmth p dhe = N r g: Nëse, përkundrazi, p x < р атм, то столб жидкости в трубке 1 do të jetë një masë e presionit të tepërt negativ p dhe = -N r g.
Kur matni diferencën midis dy presioneve, secila prej të cilave nuk është e barabartë me presionin atmosferik, ekuacioni i matjes ka formën Ar=p\ - p 2 - = N - fq "g. Ashtu si në rastin e mëparshëm, diferenca mund të marrë vlera pozitive dhe negative.
Një karakteristikë e rëndësishme metrologjike e instrumenteve matëse të presionit është ndjeshmëria e sistemit matës, i cili në masë të madhe përcakton saktësinë dhe inercinë e matjes. Për instrumentet e matësve të presionit, ndjeshmëria kuptohet si raporti i ndryshimit në leximet e instrumentit me ndryshimin e presionit që e ka shkaktuar atë (u = AN/Ar) . Në rastin e përgjithshëm, kur ndjeshmëria nuk është konstante në intervalin e matjes
n = lim në Ar -*¦ 0, (2.3)
Ku AN - ndryshimi në leximet e matësve të presionit të lëngshëm; Ar - ndryshimi përkatës në presion.
Duke marrë parasysh ekuacionet e matjes, marrim: ndjeshmërinë e një manometri në formë U ose me dy filxhanë (shih Fig. 4, a dhe 4, c)
n =(2A' a ~>
ndjeshmëria e matësit të presionit të filxhanit (shih Fig. 4, b)
R-gy \llF) ¦ (2 " 4 ’ 6)
Si rregull, për matësat e presionit të filxhanit F “/, prandaj ulja e ndjeshmërisë së tyre në krahasim me matësat e presionit në formë U është e parëndësishme.
Nga ekuacionet (2.4, A ) dhe (2.4, b) rrjedh se ndjeshmëria përcaktohet tërësisht nga dendësia e lëngut p, mbushja e sistemit matës të pajisjes. Por, nga ana tjetër, vlera e densitetit të lëngut sipas (1.6) përcakton diapazonin e matjes së matësit të presionit: sa më i madh të jetë, aq më i madh është kufiri i sipërm i matjes. Kështu, vlera relative e gabimit të leximit nuk varet nga vlera e densitetit. Prandaj, për të rritur ndjeshmërinë dhe për rrjedhojë saktësinë, janë zhvilluar një numër i madh pajisjesh leximi, bazuar në parime të ndryshme funksionimi, duke filluar nga fiksimi i pozicionit të nivelit të lëngut në lidhje me shkallën e matësit të presionit me sy (gabim leximi prej rreth 1 mm ) dhe duke përfunduar me përdorimin e metodave të sakta të ndërhyrjes (gabim leximi 0.1-0.2 mikron). Disa nga këto metoda mund të gjenden më poshtë.
Gama e matjes së matësve të presionit të lëngjeve në përputhje me (1.6) përcaktohen nga lartësia e kolonës së lëngut, d.m.th., dimensionet e matësit të presionit dhe dendësia e lëngut. Lëngu më i rëndë aktualisht është merkuri, dendësia e të cilit është p = 1,35951 10 4 kg/m 3. Një kolonë merkuri 1 m e lartë zhvillon një presion prej rreth 136 kPa, d.m.th., një presion jo shumë më i lartë se presioni atmosferik. Prandaj, kur matni presione të rendit 1 MPa, dimensionet e matësit të presionit në lartësi janë të krahasueshme me lartësinë e një ndërtese trekatëshe, gjë që paraqet shqetësime të konsiderueshme operacionale, për të mos përmendur masën e tepërt të strukturës. Megjithatë, janë bërë përpjekje për të krijuar manometra me merkur ultra të lartë. Rekordi botëror u vendos në Paris, ku, bazuar në dizenjot e të famshmëve Kulla Eifel u instalua një matës presioni me lartësi kolone merkur rreth 250 m, që korrespondon me 34 MPa. Aktualisht, ky matës presioni është çmontuar për shkak të kotësisë së tij. Megjithatë manometri i merkurit i Institutit Fiziko-Teknik të Gjermanisë, unik në karakteristikat e tij metrologjike, vazhdon të jetë në funksion. Ky matës presioni, i instaluar në një kullë me kate iO, ka një kufi të sipërm matjeje prej 10 MPa me një gabim më të vogël se 0,005%. Shumica dërrmuese e manometrave të merkurit kanë kufijtë e sipërm të rendit të 120 kPa dhe vetëm herë pas here deri në 350 kPa. Gjatë matjes së presioneve relativisht të vogla (deri në 10-20 kPa), sistemi matës i matësve të presionit të lëngjeve mbushet me ujë, alkool dhe lëngje të tjera të lehta. Në këtë rast, diapazoni i matjes është zakonisht deri në 1-2,5 kPa (mikromanometra). Për presione edhe më të ulëta, janë zhvilluar metoda për të rritur ndjeshmërinë pa përdorimin e pajisjeve komplekse ndijuese.
Mikromanometri (Fig. 5), përbëhet nga një filxhan une, e cila është e lidhur me tubin 2, të instaluar në një kënd A në nivel horizontal
I-I. Nëse, me presione të barabarta pi Dhe f 2 sipërfaqet e lëngut në filxhan dhe tub ishin në nivelin I-I, pastaj rritja e presionit në filxhan (P 1 > Pr) do të bëjë që niveli i lëngut në filxhan të ulet dhe të rritet në tub. Në këtë rast, lartësia e kolonës së lëngshme H 2 dhe gjatësia e tij përgjatë boshtit të tubit L 2 do të lidhet nga relacioni H 2 = L 2 mëkat a.
Duke marrë parasysh ekuacionin e vazhdimësisë së lëngut H, F = b 2 /, nuk është e vështirë të merret ekuacioni i matjes së mikromanometrit
p t -р 2 =Н p "g = L 2 r h (sina + -), (2.5)
Ku b 2 - lëvizja e nivelit të lëngut në tub përgjatë boshtit të tij; A - këndi i prirjes së tubit në horizontale; emërtimet e tjera janë të njëjta.
Nga ekuacioni (2.5) rezulton se për mëkatin A «1 dhe f/F “1 lëvizje e nivelit të lëngut në tub do të jetë shumë herë më e madhe se lartësia e kolonës së lëngut që kërkohet për të balancuar presionin e matur.
Ndjeshmëria e një mikromanometri me një tub të pjerrët në përputhje me (2.5)
Siç mund të shihet nga (2.6), ndjeshmëria maksimale e mikromanometrit me një rregullim të tubit horizontal (a = O)
d.m.th., në lidhje me sipërfaqet e kupës dhe tubit, është më i madh se në Matës presioni në formë U.
Mënyra e dytë për të rritur ndjeshmërinë është të balanconi presionin me një kolonë me dy lëngje të papërziershme. Një matës presioni me dy filxhanë (Fig. 6) është i mbushur me lëngje në mënyrë që kufiri i tyre
Oriz. 6. Mikromanometër me dy filxhanë me dy lëngje (p, > p 2)
seksioni gjendej brenda seksionit vertikal të tubit ngjitur me kupa 2. Kur pi = p 2 presioni në nivelin I-I
Përshëndetje Pi -N 2 R 2 (Pi > P2)
Më pas, me rritjen e presionit në filxhan 1 ekuacioni i ekuilibrit do të ketë formën
Ap=pt -p 2 =D#[(P1 -p 2) +f/F(Pi + Rg)] g, (2.7)
ku px është dendësia e lëngut në filxhanin 7; p 2 - dendësia e lëngut në filxhanin 2.
Dendësia e dukshme e një kolone me dy lëngje
Pk = (Pi - P2) + f/F (Pi + Pr) (2.8)
Nëse dendësia Pi dhe p 2 kanë vlera afër njëra-tjetrës, a f/F". 1, atëherë dendësia e dukshme ose efektive mund të reduktohet në vlerën p min = f/F (fq i + p 2) = 2p x f/F.
ьр r k * %
ku p k është dendësia e dukshme në përputhje me (2.8).
Ashtu si më parë, rritja e ndjeshmërisë me këto metoda redukton automatikisht diapazonin e matjes së një manometri të lëngët, gjë që kufizon përdorimin e tyre në zonën e mikromanometrit™. Duke marrë parasysh gjithashtu ndjeshmërinë e madhe të metodave në shqyrtim ndaj ndikimit të temperaturës gjatë matjeve të sakta, si rregull, përdoren metoda të bazuara në matjet e sakta të lartësisë së kolonës së lëngshme, megjithëse kjo e ndërlikon hartimin e matësve të presionit të lëngut.
2.2. Korrigjimet e leximeve dhe gabimet e matësve të presionit të lëngshëm
Në varësi të saktësisë së tyre, është e nevojshme të bëhen ndryshime në ekuacionet matëse të matësve të presionit të lëngshëm, duke marrë parasysh devijimet e kushteve të funksionimit nga kushtet e kalibrimit, llojin e presionit që matet dhe veçoritë e diagramit të qarkut të matësve të presionit specifik.
Kushtet e funksionimit përcaktohen nga temperatura dhe përshpejtimi i rënies së lirë në vendin e matjes. Nën ndikimin e temperaturës, si dendësia e lëngut të përdorur për të balancuar presionin ashtu edhe gjatësia e shkallës ndryshojnë. Përshpejtimi i gravitetit në vendin e matjes, si rregull, nuk korrespondon me vlerën e tij normale të pranuar gjatë kalibrimit. Prandaj presioni
P=Pp
}
