Методы и средства измерения давления и разности давлений. Жидкостные манометры.
Системы измерения давления в зависимости от вида измеряемого давления (избыточное давление, разрежение и атмосферное давление) известны под названиями манометры, вакуумметры и барометры. Наряду с ними существуют дифференциальные манометры для измерения разности давлений и мановакуумметры для измерения избыточного давления и разрежения. В преобразователях давления используется принцип уравновешивания силы.
U - образный двухтрубный манометр -это изогнутаяв виде буквы U стеклянная трубка, наполненная манометрической жидкостью (водой, спиртом, ртутью). Измерительная система находится в равновесии, когда гидростатическое давление столба жидкости длиной Dl равно разности давлении Dp:
Dp = p1-p2 = 
= (h1 + h2) 
= Dl для А1 = А2 ; 
= 900 ,
где А1,2 - площади поперечного сечения манометрических трубок 1, 2; V1,2 - объемы вытесненной жидкости в трубках 1,2; 
- ускорение свободного падения; h1,2 - отклонение столба жидкости от нулевого положения; Dl = 2 h2 - отсчитываемое значение; p1,2 - давление на трубки 1,2; Dp - разность давлений; - угол наклона трубки к горизонтали; 
- плотность манометрической жидкости.
Однотрубные (чашечные) манометры в отличие от двухтрубных U-образных имеют два колена с различными площадями поперечного сечения А1 > А2.
Dp = p1-p2 = h2(1+ 
) = Dl для А1 > А2 ; = 900 ,
Dl = h1 + h2 = h2 + h2 ( ) = h2(1+ ).
У манометров с наклонной трубкой трубка 2 отклонена относительно горизонтали на угол 0 < < 900. Кроме того, А1 >> А2 . Этими манометрами измеряют малые давления Dp = p1-p2 = lа sin = Dl
Колокольные манометры служат для измерения минимальных избыточных давлений. Если давления p1 и p2 одинаковы, то сила тяжести сила тяжести FG колокола компенсируется выталкивающей силой FF вытесненной жидкости FF =VF = AGh0 =FG, AG = pdDd - площадь поперечного сечения при Dd << d; VF - объем вытесненной жидкости; d - внутренний диаметр колокола; Dd - толщина стенки колокола; - ускорение свободного падения; h0 - глубина погружения колокола p1 = p2 ; - плотность затворной жидкости. При p1 > p2 погружаемый колокол всплывает на Dl благодаря силе давления Fр = АiDp = Аi (p1 - p2) = FG - AGh . Из уравнений получаем АiDp = AGh (h0 - h). Перемещение колокола Dl = h0 - h - Dh, где h0 - внешняя глубина погружения при p1 = p2 ; h - внешняя глубина погружения колокола при p1 > p2 ; Dh - опускание (снаружи) уровня жидкости при p1 > p2 благодаря всплытию колокола.
Объем жидкости VG = AG Dl, который не вытесняется, когда колокол поднят, равен опустившемуся объему в сосуде VT = (AA + Ai) Dh, где AA внешняя площадь и Ai - внутренняя площадь затворной жидкости в сосуде. Отсюда
Dl = 
- 
Dl, и Dp = Dl 
(1+ )
Кольцевой манометр представляет собой кольцо, разделенное на две камеры при помощи разделительной стенки. Кольцо установлено в подшипниках и почти наполовину заполнено жидкостью. На кольце установлена дополнительная масса. Если между давлениями p1 и p2 в двух подводящих трубках существует разность Dp, то кольцо поворачивается. Зависимость описывается :
Dp = p1-p2 = Dl .
Разность давлений создает на разделительной стенке вращающий момент
МdDp= DpArm.
A - площадь разделительной стенки, rm - средний радиус кольца. Этот момент поворачивает кольцо на угол a. Противодействующий момент создается силой тяжести дополнительной массы
МdG = mz glz sina,
g- ускорение свободного падения; lz - расстояние центра тяжести кольца с дополнительной массой отточки вращения; mz - дополнительная масса. Уравнение равновесия
Dp = mz glz sina/Arm .