Жидкостные манометры (дифференциальные манометры)

Принцип действия: уравновешивание измеряемого давления (разности давлений) столбом жидкости.

По конструкции подразделяют на следующие группы:

- U-образные;

- колокольные;

- поплавковые.

U-образные манометры

а – дифференциальный манометр;

б – манометр абсолютного давления (вакуумметр);

1 - манометрическая U-образная трубка;

2 - манометрическая жидкость;

3 - шкала;

4 - местное сужение.

Необходимое количество манометрической жидкости 2 (ртуть, вода, спирт, минеральное масло) наливают в U-образную манометрическую трубку 1. Разность давлений p _изм1– p _изм2 в левом и правом колене манометрической трубки 1 уравновешивается столбом манометрической жидкости 2.

Высота столба h манометрической жидкости 2 связана с разностью давлений Δ p следующим образом:

Δ p = ρgh,

где ρ – плотность манометрической жидкости; g – ускорение свободного падения.

Для уменьшения влияния поверхностного натяжения манометрической жидкости на показания датчика внутренний диаметр манометрической трубки должен быть не менее 6 мм.

В том случае, если одно колено трубки выполняют открытым (p _изм2= p _атм, вариант а), манометр является прибором относительного давления и может измерять как избыточное, так и давление разрежения.

Если одно колено манометрической трубки выполняют закрытым (вариант б), то p _изм2 равно давлению насыщенных паров манометрической жидкости. Такой датчик является манометром абсолютного давления.

Ртутные манометры с закрытым коленом выполняют с местным сужением 4 для уменьшения гидравлических ударов при резких колебаниях давления.

Для измерения разности давлений Δ p следует измерить по шкале 3 высоту двух столбов манометрической жидкости. Точность отсчета составляет ±2 мм (или ±1 мм для зеркальной шкалы).

Диапазон измеряемых давлений ограничен высотой манометрической трубки.

Для различных манометрических жидкостей погрешность измерения составляет значения, указанные в таблице.

 

Манометрическая жидкость	Плотность ρ, кг/м3	Разность давлений Δ p, соответствующая 1 мм столба жидкости, Па
Ртуть		132,9
Вода		9,81
Минеральное масло	840-890*)	~8,5
Спирт	810-850*)	~8,1

^*) - необходимо точное определение плотности манометрической жидкости.

Поплавковые манометры

1 - манометрическая трубка;

2 - манометрический сосуд;

3 - манометрическая жидкость;

4 - сосуд с запасом манометрической жидкости;

5 - поплавок;

6 - преобразователь перемещения или устройство индикации;

7 - уплотнение.

Поплавковый манометр является разновидностью U-образного манометра. В сосуде 2 на поверхности манометрической жидкости 3 размещен поплавок 5. Поплавок 5 связан с преобразователем перемещения или устройством индикации 6. Для нормального функционирования манометр дополнен сосудом 4 с запасом манометрической жидкости.

Положение поплавка 5 относительно сосуда 2 пропорционально разности давлений p _изм1– p _изм2. Для преобразования линейного перемещения поплавка 5 в электрический сигнал используют устройство 6, выполненное на основе резистивного или индукционного преобразователя (рассмотрим далее).

В основном в качестве манометрической жидкости используют ртуть. Диапазон измеряемых давлений составляет ±63 кПа при погрешности измерения ±1,5 %.

Свойства жидкостных манометров:

- наиболее точные приборы (масляные и спиртовые U-образные манометры используют как поверочные для других средств измерения давления);

- дешевизна, простота эксплуатации;

- взрывобезопасность;

- плохо видимая шкала и невозможность дистанционной передачи показаний (для U-образных манометров);

- чувствительность к вибрациям и положению в пространстве.