Классификация приборов для измерения давления
Классификация приборов для измерения давления.
Приборы для измерения давления могут классифицироваться по следующим характеристикам:
виду измеряемого давления;
По виду измеряемого давления приборы подразделяются на следующие:
Согласно ГОСТ 8.271-77 манометр — это измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления или разности давлений.
Для измерения абсолютного давления, т.е. такого, которое счи-тывается от абсолютного нуля, выпускаются манометры абсолютного давления; для измерения избыточного — манометры избыточного давления, и наиболее часто «по умолчанию» эти разновидности приборов называют манометрами.
Большинство выпускаемых манометров применяются для измерения избыточного давления. Их отличительным признаком является показание «нуля» прибора при воздействии на чувствительный элемент атмосферного давления.
Измерение давления разреженного газа производят вакуумметрами. Соответственно вакуумметр — это манометр для измерения давления разреженного газа .
Манометр, имеющий возможность измерять давление разреженного газа и избыточное давление (у прибора единая шкала), называютмановакуумметром.
Измерение малых значений (до 40 кПа) избыточного давления производится напоромерами, хотя такое название, как и такое подразделение по виду измеряемого давления (для малых значений), за рубежом отсутствует. Тягомеры используются для измерения малого (до -40 кПа) вакуумметрического давления. Приборы, имеющие часть шкалы вакуумметрического, а часть избыточного давления в пределах ±20 кПа, называютсятягонапоромерами. Европейские стандарты (EN837-1, EN837-2 и EN837-3 ) такое разделение производят по виду чувствительного элемента: трубчатый (Bourdon tube — Rohrfedern), мембранный — мембранная коробка — капсула (Diaphragm — Plattenfeder или Capsule — Кар-selfeder).
Приборы, предназначенные для измерения разности давлений в двух произвольных точках, именуют дифференциальными манометрами(дифманометрами). Причем это название в большей степени применимо для показывающих приборов. Устройство измерения дифференциального давления с унифицированным выходным сигналом называют измерительным преобразователем разности давлений .
Дифманометр, функционально обеспечивающий измерение малых значений разности двух давлений и имеющий верхний предел измерения не более 40 кПа (4000 кгс/м ), называют микроманометром.
Контроль и измерение атмосферного давления производят барометрами.
В дальнейшем для упрощения изложения материала в непринципиальных моментах манометры, вакуумметры, мановакууммет-ры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры объединены под названием манометры или манометрические приборы.
По принципу действия основную группу приборов для измерения давлений можно подразделить на следующие:
электрические и др.
К жидкостным относятся манометры, принцип действия которых основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений давлением столба жидкости . К таким манометрам относятся U-образные манометры, состоящие из сообщающихся сосудов, в которых измеряемое давление определяют по одному или нескольким уровням жидкости.
В деформационных манометрах от измеряемого давления зависит степень деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы. В состав деформационных входит трубчато-пружинный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина. Сильфонный функционирует на основе сильфона, мембранный — на основе мембраны или мембранной коробки.
Манометр с вялой мембраной, в котором измеряемое давление воспринимается вялой мембраной и преобразуется в силу, уравновешиваемую дополнительным устройством, также относится к деформационным.
В грузопоршневых приборах, имеющих в большинстве случаев в качестве рабочего тела жидкость и часто называемых жидкостными, измеряемое давление уравновешивается давлением, создаваемым массой поршня с грузоприемным устройством, и массой грузов с учетом сил жидкостного трения.
Электрические манометры функционируют по принципу зависимости одного из электрических параметров чувствительного элемента первичного преобразователя от давления.
По назначению манометры подразделяются на следующие:
общепромышленные, имеющие также название общетехнических или рабочих;
эталонные, включающие государственный первичный, рабочие и другие эталоны.
Общепромышленные манометры предназначены для измерения давления непосредственно в ходе производственных процессов в рабочих точках промышленного оборудования.
Эталонные приборы используются для хранения и передачи размера единиц давления в целях единообразия, достоверности и обеспечения высокой точности его измерений.
В целях упорядочения отечественной метрологической терминологии и приближения ее к международной в нашей стране термин образцовое средство измерений заменен на термин рабочий эталон . Рабочие эталоны подразделяют на разряды (1,2, 3-й), как это было принято для образцовых средств .
В промышленности встречаются контрольные манометры, которые применяются для контроля правильности показаний технических манометров в местах их установки. Термин «контрольные» специфичен для промышленных условий и не имеет места в законодательной метрологии настоящего времени, но широко использовался ранее. Вместо него сейчас используют термин «манометры повышенной точности».
По защищенности от воздействия окружающей среды приборы, согласно ГОСТ 12997-84, подразделяют на следующие исполнения: обыкновенное; защищенное от попадания внутрь изделия твердых тел (пыли); защищенные от попадания внутрь изделия воды; защищенные от агрессивной среды; взрывозащищенные; защищенные от других внешних воздействий. Несколько видов защиты может сочетаться в одном изделии.
Изготавливаемые приборы должны быть устойчивыми и (или) прочными к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха в диапазонах параметров, указанных в табл.
Приборы должны быть устойчивыми и (или) прочными к воздействию синусоидальных вибраций высокой частоты с параметрами, по группе исполнения выбираемыми из табл.
Общетехнические манометры конструктивно предусматривают устойчивость к вибрациям с частотой 10—-55 Гц и амплитудой смещения до 0,15 мм.
Система кодификации по защите приборов от попадания внутрь изделия твердых тел (пыли), а также воды устанавливается ГОСТ 14254-96 . Для такой кодификации применяется обозначение «IР».
Виды давления
Давление — действующая сила, находящаяся на поверхности тела, деленная на площадь данной поверхности. В системе СИ измеряется в Па (Паскалях). Метрологи измеряют давление в единицах измерения – миллибар, которая равно 100 Па. Для обозначения типа в нашем каталоге в разделе датчики давления у каждого датчика существует специально поле "Тип измеряемого давления". Разберем какие бывают типы.
- Абсолютное давление (ДА)
Абсолютное давление — величина измеренная относительно давления равного абсолютному нулю. Другими словами, давление относительно абсолютного вакуума. Если вам нужен прибор этого типа или просто интересно как он выглядит, то тут можно посмотреть датчик этого типа.
- Барометрическое давление (ДБ)
Барометрическое давление — это абсолютное давление земной атмосферы. Свое название этот тип давления получил от измерительного прибора барометра, который как известно определяет атмосферное давление в определенный момент времени при определенно температуре и на определенной высоте над уровнем моря. Относительно этого давления определяются избыточное давление и вакуум.
- Давление избыточное (ДИ)
Избыточное давление имеет место в том случае если имеется положительная разность между измеряемым давлением и барометрическим. То есть избыточное давление — это величина на которую измеряемое давлением больше барометрического. Для измерения этого вида давления используют манометр. В качестве примера датчика этого типа можете посмотреть прибор Агат-100М-ДИ.
- Вакуум (разряжение) в топке котла, печи и т. д. (ДВ)
Вакуум или по-другому вакуумметрическое давление — это величина на которую измеряемое давление меньше барометрического. Если избыточное давление обозначается в положительных единицах, то вакуум в отрицательных. Например, датчик Агат-100М-ДВ, способный измерять вакуум. Приборы способные измерять этот тип давления называют вакуумметрами.
- Дифференциальное давление (ДД)
Дифференциальное давление имеет место если сравнивается одно давление относительно другого, причем ни одно из них не равно барометрическому. Избыточное давление и вакуум меряется относительно барометрического давления. Если же измерить эти величины относительно любой другой величины, то мы получим уже дифференциальное. Мы могли бы привести пример и датчика дифференциального давления, но лучше дадим вам ссылку на поиск с помощью которого можно найти датчик любого типа из описанных в этой статье типа.
- Гидростатическое давление (ДГ)
Гидростатическое давление — давление столба воды над условным уровнем. Измеряется высотой столба воды в единицах длины или в атмосферах. Благодаря полной удобоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение Pw, т. е. давление р на поверхность равную единице, называется гидростатическим давлением.
Приборы для измерения артериального давления
Тонометр — медицинский прибор для измерения артериального давления (АД) и частоты пульса — применяется в учреждениях здравоохранения и в домашних условиях для определения состояния сердечно-сосудистой системы. При отсутствии проблем уровень артериального давления остается стабильным.
- Небольшие колебания давления до 20 мм. рт. ст. для систолического или верхнего значения и до 10 мм. рт. ст. для диастолического или нижнего значения в течение одного дня возможны и не являются опасными. Причины колебаний различны: от стресса и волнения до физических нагрузок и обильного приема пищи.
- Продолжительное отклонение уровня АД от стандартных значений, тем более выходящее за пределы нормы, является возможным сигналом развития заболевания и требует скорейшего визита к врачу.
Важно отметить, что у каждого человека есть свой оптимальный диапазон артериального давления, обеспечивающий наилучшее самочувствие. Знание оптимального диапазона давления помогает врачу выявить изменения в состоянии здоровья.
Чтобы определить свой диапазон давления в домашних условиях, нужно приобрести наручный прибор для измерения давления человека «Омрон» . Помните: давление, отличное от нормы, рабочим для здорового человека не бывает. Даже нормальное самочувствие в таком случае является дополнительным поводом обратиться за мед. консультацией.
Зачем измерять АД?
Инфаркт, инсульт, почечная недостаточность, слепота — всё это предшественники гипертонии. И есть только один способ избежать серьёзных осложнений – поддерживать нормальный уровень АД с помощью медикаментов.
Гипертоникам необходим домашний измеритель артериального давления, чтобы предотвратить риск возможных осложнений. Очень важно измерять АД в спокойной обстановке для получения наиболее точных данных.
На показания давления больных и здоровых людей влияют не только внешние факторы и различные заболевания, особое значение оказывают возраст и пол.
Согласно данным, которые указаны в таблице, АД с возрастом увеличивается и это нормально, так как организм стареет и происходят возрастные изменения, которые провоцируют нарушения.
Напоминаем! Параметры, указанные в таблице, являются средними показателями. Для определения точного индивидуального уровня давления необходимо регулярно использовать домашний тонометр Omron и консультироваться со специалистом.
Типовые элементы приборов для измерения уровня давления
Основные составляющие механических и полуавтоматических измерителей артериального давления:
- манометр со шкалой / электронный монитор;
- манжета на плечо (пневматическая камера в тканевом «рукаве» с фиксирующими липучками);
- резиновая груша с корректируемым клапаном стравливания для нагнетания воздуха в манжету;
- фонендоскоп;
- резиновые трубки для подачи воздуха.
Основные составляющие автоматических измерителей артериального давления:
- электронный блок с дисплеем;
- манжета на плечо или запястье (пневмокамера в тканевом «рукаве» с фиксаторами-липучками);
- резиновые трубки;
- элементы питания типа АА («пальчиковые») или типа ААА («мизинчиковые»);
- сетевой адаптер.
Виды тонометров Omron
Механические измерители давления CS Medica (CS 106 без фонендоскопа / с фонендоскопом, CS 105, CS 107, CS 110 Premium).
Механический прибор определяет артериальное давление по ударам сердца на артерии, показания результатов выводятся на манометр. Накачивание воздуха в манжету происходит специальной грушей вручную.
Преимущества: высокая надежность, долгий срок службы и лояльная цена измерителя давления.
Недостатки: требует непосредственного участия стороннего человека на всех этапах измерения, но человеческий фактор вносит некоторую погрешность в результаты измерения, величина которой зависит от профессионализма измеряющего.
Автоматические измерители давления на плечо (Omron M2 Basic, M2 Basic с адаптером, M2 Basic с универсальной манжетой и адаптером, Omron M2 Classic, M2 Classic с адаптером, M3 Eco, Omron M3 Expert, M3 Comfort, M3 Family, M6 Comfort, Omron M6, Mit Elite, Mit Elite Plus, М10-IT)
Автоматические измерители давления на запястье (Omron R1, R2, R3 Opti, Omron R5 Prestige)
Принцип работы автоматических приборов: с помощью компрессора прибор автоматически нагнетает воздух в манжету. Результат систолического, диастолического давления и частоты пульса выводятся на дисплей.
Преимущества: на точность не влияет человеческий фактор (искусственный интеллект накачивает воздух в манжету, подстраиваясь под индивидуальные особенности человека), простое использование без определенных навыков.
Недостатки: погрешность в определении АД у пациентов с проблемами сердечно-сосудистой системы (проводите два или три измерения, чтобы избежать неточностей); высокая цена, особенно тех цифровых приборов для измерения давления человека, которые имеют максимальный набор потребительских функций. Возможная погрешность составляет 3 – 10 мм.рт.ст.
Полуавтоматические измерители давления (Omron S1, M1 Compact, M1 Eco)
Пульсация крови в артерии определяется автоматически, результаты выводятся на жидкокристаллический дисплей, но наполнять манжету воздухом нужно при помощи резиновой груши.
Преимущества: не нужно самостоятельно вычислять показания давления, все результаты в электронном виде, отличный функционал по низкой стоимости.
Недостатки: небольшие погрешности в вычислениях АД; требуют человеческого участия для накачивания воздуха в манжету.
Купить миостимуляторы Omron с доставкой по Москве и по России предлагает официальный интернет-магазин Omron в РФ.
Бесплатный звонок по России: 8 (800) 333-53-39.
Методы измерения
Артериальное давление измеряется двумя способами:
- Аускультативный (метод Короткова) – прослушивания пульса посредством фонендоскопа. Метод характерен для механических приборов.
- Осциллометрический – результат сразу выводится на экран автоматического прибора.
Однако в обоих случаях принцип работы тонометров одинаков.
Как правильно делать измерение АД?
При измерении механическими приборами необходимо следовать инструкции:
- Первое измерение проводится утром, второе-третье измерение делается днем и вечером (или только вечером); через 1-2 часа после приема пищи и не ранее 1 часа после курения или употребления кофе.
- Желательно сделать 2-3 измерения и высчитать среднее значение АД.
- Измерение правильно проводить на нерабочей руке (на левой, если вы правша, и на правой, если вы левша).
- При наложении манжеты ее нижний край должен быть на 2,5 см выше локтевой ямки. Отходящая от манжеты измерительная трубка располагается посередине локтевого сгиба.
- Стетоскоп не должен касаться трубок тонометра. Расположить его следует на уровне 4-го ребра или сердца.
- Нагнетается воздух энергично (медленное приводит к болевым ощущениям).
- Впуск воздуха из манжеты должен протекать медленно – 2 мм.рт.ст. в секунду (чем медленнее выпускать, тем выше качество измерения).
- Сидеть следует у стола, облокотившись на спинку стула, локоть и предплечье на столе лежат так, чтобы манжеты находилась на одном уровне с линией сердца.
При измерении АД автоматическим прибором также следует соблюдать пункты 1-4 из инструкции выше:
- Сидеть следует у стола, спокойно облокотившись на спинку стула, локоть и предплечье на столе лежат так, чтобы манжета находилась на одном уровне с линией сердца.
- После чего нажать кнопку Star/Stop и прибор автоматически сделает измерение артериального давления, но в это время не стоит разговаривать и двигаться.
Манжета для тонометров и её размер
Манжеты для измерителя кровяного давления обязательно должны подходить вам по размеру, от этого напрямую зависит точность показателей (измерьте окружность руки над локтем).
В комплект приборов для измерения давления «Омрон» входят различные манжеты, поэтому необходимо обязательно уточнять размер и возможность подключения дополнительных манжет.
В комплекте к механическим приборам поставляются следующие манжеты:
- Увеличенная нейлоновая без фиксирующего кольца для окружности плеча 24-42 см.
- Нейлоновая с металлическим фиксирующим кольцом для окружности плеча 24-38 см.
- Нейлоновая с металлическим фиксирующим кольцом для окружности плеча от 22-38 см.
- Увеличенная без фиксирующей скобы при окружности плеча 22-39 см.
Механические тонометры (за исключением модели CS Medics CS 107) имеют возможность подключения 5 разных дополнительных манжет:
- №1, тип H (9-14 см).
- №2, тип D (13-22 см).
- Medica №3, тип P (18-27 см).
- Medica №4, тип S (24-42 см).
- Medica №5, тип B (34-50 см).
В комплекте к полуавтоматическим приборам поставляется веерообразная манжета Omron Fan-Shaped (22-32 см). Однако к данным тонометрам есть возможность подключения дополнительных манжет, которые приобретаются отдельно:
- Малая + малая «груша» (17-22 см).
- Большая на окружность руки (32-42 см).
В комплекте к автоматическим приборам подходят следующие манжеты:
- Компрессионная стандартная CM, повторяющая форму руки, средний размер, (22-32 см). (32-42 см). (17-22 см). (22-42 см).
- Инновационная манжета Omron Intelli Wrap (22-42 см).
- Компрессионная, нового поколения Easy Cuff, повторяющая форму руки (22-42 см).
К профессиональным автоматическим моделям HBP-1100, HBP-1300 поставляются две манжеты: средняя компрессионная манжета Omron GS Cuff M (22-32см) и большая компрессионная манжета Omron GS Cuff L (32-42см). Есть возможность дополнительно приобрести манжеты следующих размеров:
Какие устройства могут измерить давление?
Давление характеризуется силой, действующей на поверхность тела. Это важная характеристика, оказывающая, как и температура, влияние на многие технологические и другие процессы. В настоящее время применяют несколько единиц давления. В Международной системе единиц (СИ) единицей давления является паскаль (Па), равный давлению силы в 1 Н (ньютон) на площадь 1 м 2 , где Н – сила, сообщающая массе 1 кг ускорение 1 м/с. Для высоких давлений иногда используют кгс/м 2 и бар; для низких – миллиметр ртутного или водяного столба (мм рт. ст. и мм вод. ст ).
При помощи барометра можно измерить давление атмосферы.
Различают давление атмосферное, избыточное, вакуумметрическое, абсолютное. Приборы для измерения давления называют манометрами. В зависимости от вида и значения измеряемого давления, используют разновидности манометров: барометры, вакуумметры и др.
Атмосферное давление (барометрическое), оказываемое атмосферой Земли, измеряют барометрами. Избыточное давление, являющееся превышением давления среды над атмосферным, – манометрами, мановакууметрами, дифференциальными манометрами. Вакуумметрическое давление (вакуум, разрежение), недостающее до атмосферного, – вакууметрами. Абсолютное давление среды, отсчитываемое от абсолютного нуля, т. е. от абсолютного вакуума, может измеряться одним из вышеуказанных разновидностей манометров в зависимости от того, выше оно атмосферного, ниже или равно ему. В технике в большинстве случаев измеряют избыточное давление. Манометры для его измерения разделяют на жидкостные и деформационные.
Рисунок 1. Двухтрубный манометр.
В жидкостных манометрах давление измеряется по высоте столба жидкости, уравновешивающего это давление. Приборы обычно выполняются в виде двух сообщающихся стеклянных сосудов, залитых рабочей жидкостью (ртутью, дистиллированной водой, этиловым спиртом и др.).
Один конец сосуда соединяется со средой, где измеряется давление, второй – остается открытым. Под действием давления измеряемой среды жидкость начинает перемещаться из одного колена в другое до тех пор, пока давления среды и столба жидкости в колене не уравновесятся. Разность уровней, отсчитываемая по шкале, пропорциональна измеряемому избыточному давлению (Рн), которое равно
Рн = Hpg
Рисунок 2. Жидкостный манометр.
где Н – высота столба жидкости; р – плотность жидкости; g – ускорение силы тяжести. Такими манометрами можно измерять также разрежение и разность давлений.
На рис. 1 а показан двухтрубный манометр, которым можно измерять атмосферное, избыточное и вакуумметрическое давление. Его недостатком является большая погрешность при измерении пульсирующих давлений. В этом случае используют однотрубные манометры (рис. 1 б), в которых одно колено сообщающегося сосуда имеет гораздо больший диаметр по сравнению с другим. Широкое колено (чашка) соединяется с измеряемой средой, давление которой перемещает жидкость в узкое колено. При измерении учитывается только высота столба узкого колена, так как изменение уровня жидкости в чашке настолько незначительно, что им можно пренебречь. Для измерения небольших избыточных давлений применяют однотрубные микроманометры с наклонной трубкой (рис. 1 в). Уменьшение угла наклона трубки позволяет повысить точность отсчета, так как при этом увеличивается длина столба жидкости.
Отдельную группу представляют жидкостные манометры, в которых перемещение жидкости в сосуде передается чувствительному элементу – поплавку 1 (рис. 2 а), колоколу 2 (рис. 2 б) или кольцу 3 (рис. 2 б), связанному со стрелкой – указателем давления. Достоинства этих приборов – возможность регистрации показаний на диаграмме и их дистанционная передача.
Рисунок 3. Пружинный, мембранный и сильфонный манометры.
В технике более широко применяются деформационные манометры, принцип действия которых основан на деформации упругого чувствительного элемента, возникающей под влиянием измеряемого давления. Упругая деталь связана с отсчетным устройством, проградуированным непосредственно в единицах давления. По виду упругого элемента различают пружинные, мембранные и сильфонные манометры.
В пружинных манометрах упругой деталью является металлическая трубка овального сечения (пружина), изогнутая по окружности и соединенная через передаточный механизм со стрелкой.
Измеряемое давление подается внутрь трубки, в результате чего сечение стремится принять форму круга, пружина 1 раскручивается – и указательная стрелка перемещается по шкале (рис. 3а).
В мембранных манометрах упругой деталью является плоская мембрана 2, которая под действием давления прогибается и через передаточный механизм действует на стрелку. Мембрана может быть выполнена также в виде коробки 3, что повышает чувствительность и точность прибора за счет большего ее прогиба при одинаковом давлении (рис. 3б).
Рисунок 4. Дифференциально трансформаторный преобразователь.
В сильфонных манометрах (рис. 3в) упругой деталью является сильфон 4, представляющий собой тонкостенную гофрированную трубку, в которую подастся измеряемое давление. Под его влиянием сильфон растягивается в длину и через передаточный механизм перемещает стрелку прибора.
Мембранные и сильфонные манометры применяют для измерения небольших избыточных давлений и разрежений благодаря малой жесткости упругого элемента. Причем при использовании для измерения разрежения (вакуума) их называют тягомерами, избыточного давления – напоромерами, а разрежения и избыточного давления – тягонапоромерами.
Рисунок 5. Тензорезистор.
Одно из важных достоинств деформационных манометров по сравнению с жидкостными – возможность автоматической записи и дистанционной передачи показаний.
Это осуществляется преобразованием деформации упругого элемента в электрический выходной сигнал, который фиксируется вторичными электроизмерительными приборами, проградуированными в единицах давления (миллиамперметрами, потенциометрами и др.).
Такие манометры называют деформационными электрическими. Наиболее распространены дифференциально-трансформаторные, магнитомодуляционные и тензометрические преобразователи.
Принцип действия дифференциально трансформаторного преобразователя основан на изменении силы индукционного тока в зависимости от давления.
Рисунок 6. Грузопоршневый манометр.
В манометрах с таким преобразователем (рис. 4) трубчатая пружина 1 перемещает не стрелку, а стальной сердечник 2 в катушке трансформатора, в результате чего меняется сила индукционного тока, который через электронный усилитель сигнала 4 подается на электроизмерительный прибор 3.
В магнитомодуляционных преобразователях давление преобразуется в сигнал постоянного тока в результате перемещения магнита, связанного с упругим чувствительным элементом. При движении магнит оказывает влияние на магнитомодуляционный преобразователь (ММП) и после усиления в полупроводниковом усилительном устройстве сигнал подается на вторичные приборы постоянного тока.
Тензометрические преобразователи основаны на зависимости электросопротивления металла или полупроводника тензорезисторов от деформации. Тензорезисторы 1 (рис. 5) закрепляются непосредственно на упругом чувствительном элементе манометра. Изменение их сопротивления преобразуется в электрический выходной сигнал, фиксируемый вторичными приборами.
Для измерения высоких и сверхвысоких давлений в лабораторной практике, а также для проверки промышленных деформационных манометров используют грузопоршневые манометры.
Их действие основано на уравновешивании давления измеряемой среды силой, создаваемой калиброванным грузом 1 (рис. 6), действующей на поршень 2.