Ысым Өлшеуге арналҒан аспаптар

Қысым деп дене бетінің қандай да бір бөлігіне бағыт бойынша, осы бетке перпендикуляр, әсер ететін күш қарқындылығын сипаттайтын шаманы айтады. Қысымның абсолюттік, артық және вакумметрлік түрлері бар.

Абсолюттік қысым деп сұйықтың, газдың не будың қысымдарын айтады. Абсолюттік қысым келесі формуламен анықталады:

Р_абс=Р_арт+Р_атм, (5.1)

мұндағы Р_арт-артық қысым, Па; Р_атм-атмосфералық қысым, Па.

Артық қысым деп атмосфералық қысым мәніне сәйкес шартты нөлден бастап есептелетін қысымды айтады:

Р_арт=Р_абс-Р_атм, (5.2)

Вакуумметрлік қысым (сиретілу, вакуум) атмосфералық және абсолюттік қысымдардың айырымына тең:

Р_вак=Р_атм-Р_абс. (5.3)

Халықаралық бірліктер жүйесі бойынша қысымның өлшем бірлігі Па (паскаль) [1 Па=1 Н/м²]. Паскаль- біркелкі орналасқан 1м² беткі ауданға түсетін 1Н күш.

Қысымды өлшейтін аспаптар әрекет принципі мен өлшейтін қысымның түріне қарай жіктеледі.

Әрекет принципі бойынша қысым өлшеуге мынандай аспаптардың түрлері қарастырылады: сұйықтық, бұл өлшенетін қысым мен сұйық бағанының гидростатикалық қысымын теңгеру принципіне негізделген; деформациялық (серпімді сезгіш элементтерді), мұнда қысымды серпімді сезгіш элемент деформациясының шамасы бойынша немесе сезгіш элемент тудыратын күш бойынша өлшейді.

Ал өлшейтін қысым түріне қарай аспаптар келесі түрге жіктеледі: барометрлер-атмосфералық қысымды өлшеу үшін; манометрлер-артық қысымды өлшеу үшін; вакуумметрлер-сиретілуді өлшеу үшін; мановакуумметрлер-артық және вакуумметрлік қысымды өлшеу үшін; арын өлшеуіш (напорометр)-шамалы артық қысымды өлшеу үшін; тартым (тягомер) өлшеуіш-шамалы сиретілуді өлшеу үшін; дифференциал манометрлер немесе дифманометрлер-қысым құламасын (перепад) өлшеу үшін. Сондай ақ қысым түрлнедіргіштері кеңінен қолданылады, олар пневмокүштік, электрокүштік және жиіліктік-күштік болып бөлінеді.

Сұйықтық аспаптар.

Сұйықтық аспаптар сынап, су немесе спирт толтырылған, өлшенетін параметрлерін санайтын шкаласы (2) бар иілген U тәріздес шыны түтік (1) түрінде болады (5.1-сурет). Түтіктін бір ұшы (4) зерттелетін ортамен, ал екінші ұшы (3)

5.1-сурет

атмосферамен қосылған. Аспаптың әрекет принципі өлшенетін қысымды сұйық бағанасының гидростатикалық қысымымен теңестіруге негізделген. Сұйық биіктігі (h) аспаптың екі иініндегі жұмыстық (құйылған) сұйықтың қосындысымен (h₁+h₂) анықталады, яғни h=h₁+h₂. Бұл жағдайда өлшеу нәтижесі су немесе сынап бағанасының миллиметрімен өрнектеледі. Әйтсе өлшеу нәтижесі қысым бірлігі –паскальмен (Па) өрнектелуі де мүмкін, сонда

Р_арт=Р_абс-Р_атм=hg( - _с), (5.4)

Мұндағы h- жұмыстық сұйықтық деңгей өзгерісі, м; g-еркін түсу үдеуі, м/с²; -жұмыстық сұйықтың тығыздығы, кг/м³; _с-жұмыстық сұйықтың жоғарғы жағындағы ортаның тығыздығы, кг/м³.

Сұйықтың жоғарғы жағындағы ортаның тығыздығы жұмыстық сұйық тығыздығынан барынша кем болған кезде, яғни _с<< , (4) теңдеуін келесі түрде жазуға болады:

Р_арт=hg (5.5)

Сұйық аспаптардың дәлдігі барынша жоғары әрі құрылысы қарапайым.

Қысым құламасын өлшеуге арналған дифференциал манометр қоңыраулы, сақиналы, қалытқылы болып келеді. Мысал ретінде қалытқылы дифференциал

5.2-сурет.

манометрдің принциптік схемасын қарастырайық (5.2-сурет).

Ол U тәріздес түтікпен жалғасқан, жұмыстық сұйықпен (сынап немесе трансформатор майы) толтырылған екі ыдыстан тұрады. Көрсеткіш стрелкамен жалғасқан диаметрі кіші ыдыс-минустық (ауысымды), ал ішінде қалытқысы бар үлкен диаметрлі ыдыс-плюстік деп аталады. р₁-р₂ қысым айырымының әсерінен қос ыдыстың ішіндегі жұмыстық сұйықтың деңгейлері өзгереді. Минустық ыдыстағы сұйықтың деңгейі h₁ биіктікке, ал плюстік ыдыстағы h₂ биіктікке төмендейді. Бұл жағдайда сұйық деңгейінің айырымы келесі теңдікпен анықталады:

h=h₁+h₂ (5.6)

егер

h₁S₁=h₂S₂ (5.6,а)

шарты орындалса, онда ыдыстардағы сұйықтың көлемі бірдей болады, мұндағы S₁, S₂- ауысымды (минустық) және плюстік ыдыстардың сәйкес қимылдарының ауданы, м².

(5.6,а) келесі түрде жазуға болады

h₁( d₁²)/4=h₂( d₂²)/4

немесе

h₁=h₂d₂²/ d₁², (7)

мұндағы d₁, d₂-минустық және плюстік ыдыстардың сәйкес ішкі диаметрлері, м.

Қысым өзгерісі биіктігі h сұйық бағанасының салмағымен теңгеріледі. Сонда қысымның тепе-теңдік шарты

Р= Р₁-Р₂=hg( _ж- _о) (5.8)

тәуелділігімен анықталады, мұндағы Р₁ мен Р₂-плюстік және минустық ыдысқа түсетін сәйкес қысым, Па; g-еркін түсу үдеуі, м/с²; _ж-дифмонометрдегі жұмыстық сұйықтың тығыздығы, кг/м³; _о-жұмыстық сұйықтың жоғарғы жағындағы ортаның тығыздығы, кг/м³.

Қалытқылы дифференциал манометрдің жұмысын сипаттайтын тәуелділікті анықтау үшін келесідей түрлендірулер жасайық: (5.7)-дегі h₁-дің мәнін (5.6)-не қойғанда:

h=h₂(1+d₂²/ d₁²) (5.9)

және (5.9)-дегі h-тың мәнән (5.8) қойсақ:

Р= Р₁-Р₂=h₂ (1+ d₂²/ d₁²)( _ж- _о) g,

келесі өрнекті шығарып аламыз

h₂= (5.10)

Алынған өрнекті талдаған кезде нақты бір аспап үшін ( _ж- _о) мен (1+ d₂²/ d₁²) шамалары еркін түсу үдеуі (g=соnst) тәрізді тұрақты болатындығын көреміз, демек қалытқының h₂ биіктікке ығысуы Р қысымның өлшенбекші құламасын сипаттайтын болады. (5.9) d₁ қатысты шешетін болсақ

d₁= d₂ (5.11)

Осы (11) формуласы бойынша ауысымды (минустық) ыдыстың диаметрі анықталады. Минустық (ауысымды) ыдыстың диаметрі мен биіктігін өзгерте отырып, өлшеудің жоғарғы шегін кең ауқымды 0,0063 МПа-дан 0,1 МПа-ға дейін өзгертуге болады, бұл қалытқылы дифманометрдің артықшылығы болып табылады.

Дата добавления: 2015-10-16