БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (МА)

Для улучшения эксплуатационных характеристик (в основном точности показаний) в жидкостных М. применяют следящие системы , которые позволяют автоматически определять высоту столба жидкости.

В поршневых М. чувствительным элементом является поршень или другое тело, с помощью которого давление уравновешивается грузом или каким-либо силоизмерительным устройством. Распространение получил М. с так называемым неуплотнённым поршнем, в котором поршень притёрт к цилиндру с небольшим зазором и перемещается в нём в осевом направлении. Впервые подобный прибор был создан в 1833 русскими учёными Е. И. Парротом и Э. Х. Ленцем ; широкое применение поршневые М. нашли во второй половине 19 века благодаря работам Е. Рухгольца (Германия) и А. Амага (Франция), которые независимо друг от друга предложили «неуплотнённый» поршень. Основное преимущество поршневых М. перед жидкостными заключается в возможности измерения ими больших давлений при сохранении высокой точности. Поршневой М. с относительно небольшими габаритами (высота ~0,5 м ) превосходит по пределам измерений и точности 300-метровый ртутный М., конструкция которого была разработана французским учёным Л. Кальете (1891). М. был смонтирован на Эйфелевой башне в Париже. Верхний предел измерения поршневых М. составляет около 3,5 Гн/м 2 (3,5×10 8 мм вод. ст. ). При этом высота измерительной установки не превышает 2,5 м . Для измерения такого давления ртутным М. потребовалось бы довести его высоту до 26,5 км .

Наиболее распространены грузопоршневые М. с простым неуплотнённым поршнем ( рис. 4 ). Пространство под поршнем заполнено маслом, которое под давлением поступает в зазор между поршнем и цилиндром, что обеспечивает смазку трущихся поверхностей. Вращение поршня относительно цилиндра предотвращает появление контактного трения. Давление определяется весом грузов, уравновешивающих его, и площадью сечения поршня. Изменяя вес грузов и площадь сечения поршня, можно в широком диапазоне менять пределы измерений, которые для М. данного типа составляют 0,04—10 Мн/м 2 (0,4—100 кгс/см 2 ). При этом погрешности наиболее точных эталонных М. не более 0,002—0,005 %. При дальнейшем повышении пределов измерений площадь поршня становится столь малой, что для грузов необходимо конструировать спец. устройства (опорные штанги, рычажные устройства). Например, для уменьшения веса грузов в М. системы М. К. Жоховского (СССР) уравновешивающее усилие создаётся при помощи гидравлического мультипликатора . В этом случае даже при измерении высоких давлений 2,5 Гн/м 2 (2,5×10 4 кгс/см 2 ) измерительная установка предельно компактна и не требует наложения большого числа грузов.

Поршневые М. спец. конструкций применяются также при измерении небольших избыточных давлений, разрежений, абсолютного и атмосферного давлений. Как правило, поршневые системы таких М. предварительно уравновешиваются специальным устройством, что позволяет понизить нижний предел измерений практически до нуля. Поршень может быть уравновешен, например, пружинным механизмом. Вращение поршня осуществляется от электродвигателя. При создании разрежения в пространстве над верхней частью поршня избыток атмосферного давления уравновешивают грузы, накладываемые на его нижнюю часть.

Кроме цилиндрических поршней, применяют сферические и конические поршни. В так называемых колокольных М. роль поршня выполняет колокол, а в М. типа «кольцевых весов» — плоская перегородка внутри полого кольца.

Поршневые М. применяют для градуировки и поверки М. других типов, при точных измерениях и контроле давления с выходом показаний на цифровой счётчик или с передачей их на расстояние.

В деформационных М. чувствительным элементом является упругая оболочка, которая воспринимает измеряемое давление. Деформация этой оболочки является мерой вызвавшего её давления. Деформационные М. в зависимости от конструкции чувствительного элемента делятся на трубчатые, мембранные и сильфонные. Принцип определения давления по упругой деформации тонкой оболочки был предложен в 1846 немецким учёным Р. Шинцем, а частный случай этого метода — определение давления по деформации полой трубчатой пружины — в 1848 французским учёным Э. Бурдоном, по имени которого трубчатая пружина часто называется трубкой Бурдона. Пределы измерений деформационных М. охватывают широкий диапазон давлений — от 10 н/м 2 до 1000 Мн/м 2 (1—10 8 мм вод. ст. ).

Простота принципа действия, компактность конструкции, удобство в эксплуатации обусловили применение деформационных М. при промышленных измерениях. Простейший трубчатый М. ( рис. 5 ) имеет полую, изогнутую по дуге трубку, один конец которой присоединён к объёму, где измеряется давление, второй, запаянный конец — к рычагу передаточного механизма. При изменении давления трубка деформируется, перемещение её конца через передаточный механизм сообщается стрелке, которая показывает давление по шкале. Наряду с трубчатой пружиной в М. часто применяют мембрану или сильфон. Кроме механического преобразования деформации чувствительного элемента в показания М., применяются также электрические или оптические методы преобразования, в том числе с передачей результатов измерений на расстояние.

В системах автоматического регулирования и контроля технологических процессов применяют деформационные М. с силовой компенсацией (по методу измерений). В этом случае М. состоит из измерительного блока и унифицированного электрического или пневматического силового преобразователя. Измеряемое давление преобразуется чувствительным элементом измерительного блока в усилие, которое уравновешивается силой, развиваемой механизмом обратной связи, а не деформацией чувствительного элемента. На выходе преобразователя механизма создаётся стандартный электрический или пневматический сигнал, пропорциональный измеряемому давлению. Данная система позволяет применять один и тот же преобразователь в М. для измерения абсолютного, избыточного давления и разрежения, разности давлений, а также других теплоэнергетических параметров (температуры, уровня, плотности, расхода). При этом возможно изменение пределов измерений в широком диапазоне за счёт изменения соотношений плеч рычагов преобразователя и площадей сильфонов. Измерительный блок М. абсолютного давления состоит из двух сильфонов ( рис. 6 ), связанных с Т-образным рычагом преобразователя. В одном из сильфонов создано разрежение, второй сообщен с объёмом, в котором измеряется давление. Под действием давления заслонка Т-образного рычага прижимается к соплу, что приводит к увеличению давления в сильфоне обратной связи и появлению уравновешивающего усилия. Преобразователь питается сжатым воздухом от постороннего источника. Выходное давление при помощи пневмоусилителя передаётся на аппаратуру, фиксирующую результаты измерений.