Анероидный барометр: конструкция прибора работа. Как устроен барометр анероид

Содержание

С газами всё намного сложнее, так как они сильно сжимаемы. А чем сильнее мы сожмём газ, тем больше станет его плотность, следовательно, он произведёт большее давление, так как давление газа создаётся ударами молекул о поверхность тела.

Принцип работы барометра анероида кратко

Приёмной частью анероида служит круглая металлическая коробка с гофрированными основаниями, внутри которой создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления пружина разгибается и верхнее основание коробки поднимается.

т/ф для заказа : 8 (343) 345-28-66; 217-63-29; e-mail : email protected

О фирме Каталог Прайс-лист Сделать заказ Получение и отгрузка Карта сайта Полезная информация Контакты

От сминания ее предохраняет жесткая пружина, присоединенная в точках А и В. Когда давление воздуха увеличивается, то возникает большая разность между давлениями внутри и вне коробки и расстояние АВ уменьшается.

история создания, развития и будущее популярного оптического прибора. »»»

Принцип действия барометра-анероида основан на эффекте, описанном выше. Гофрированная металлическая коробка (рис. б) частично освобождена от воздуха (содержит меньше молекул воздуха) и запаяна.

От сминания ее предохраняет жесткая пружина, присоединенная в точках А и В. Когда давление воздуха увеличивается, то возникает большая разность между давлениями внутри и вне коробки и расстояние АВ уменьшается.

Преимуществом барометра-анероида является то, что с его помощью можно записывать показания давления непрерывно, если к нему присоединить пишущее перо. Этот вид прибора известен как барограф (рис. вверху), он может быть весьма полезен. Частично освобожденная от воздуха коробка использовалась в самолете также как высотомер. Давление уменьшается с высотой, и шкала отградуирована для показания высоты.

Этот прибор фактически записывает атмосферное давление, и если самолет летит из района, где давление было высоким, в район с низким давлением, то он может потерять высоту, хотя показания высотомера останутся постоянными. Это опасно особенно при полетах в облаках над гористой местностью. Пилоту приходится все время по радио получать показания давления над землей и соответственно корректировать прибор.

На нашем сайте появилась уникальная возможность проверить свои знания по физике пройдя онлайн тест, с мгновенным получением ответов. Это поможет вам подгоготовиться к сдаче ЕГЭ и ГИА.

— поправка на шкалу — данная поправка зависит от того, насколько неравномерно барометр-анероид реагирует на изменение давления на различных участках шкалы,

Барометр – это измерительный прибор, который предназначается для определения давления атмосферного воздуха. Помимо метеорологического применения, барометр используется для экологического контроля (например, для аттестации рабочих мест) или в авиации (для определения высоты полета над уровнем моря).

Рисунок 1. Барометр-анероид

В 1844 г. французский инженер Люсьен Види, используя исследования немецкого математика и физика XVII в. Готфрида Вильгельма Лейбница, сконструировал принципиально новый, безжидкостный барометр, который был назван барометром-анероидом(от греч. «анерос» – не содержащий влаги). Барометры, построенные на основе барометра Л. Види, на данный момент, являются самими распространенными.

Принцип работы барометра

Внешне жидкостный барометр имеет вид стеклянных трубок, взаимодействующих друг с другом как сообщающиеся сосуды в соответствии с гидростатическими законами. Заполняет их ртуть или другие легкие по весу жидкости (глицерин, масло).

Чашечный барометр

Чашечный – стеклянная трубка с закрытым концом и чашкой, показания давления определяют, замеряя высоту столбика жидкости, который начинается от уровня чашки и заканчивается отметкой верхнего мениска.

Сифонный барометр

Сифонный — трубка с закрытым длинным концом, сифонно-чашечный – две трубки, одна в открытом виде, другая в закрытом + чашка, в них показания давления воздуха устанавливают с помощью определения разности уровней столбика жидкости в первой и второй трубке.

Ртутный барометр

Классический барометр-анероид

(1 — корпус; 2 — гофрированная пустотелая металлическая коробочка; 3 — стекло; 4 — шкала; 5- металлическая плоская пружина; 6 — спиральная пружина; 7 — нить; 8 — передаточный механизм; 9 — стрелка-указатель)

Электронный барометр

Электронный (или цифровой) барометр — современная разновидность данного прибора, линейные показатели обычного барометра-анероида преобразовываются в электронный сигнал, который обрабатывается микропроцессором и выводится на жидкокристаллический экран. Имеет компактные размеры, прост и удобен в использовании, например, для рыбалки, туризма или как дачный вариант.

Цифровой вариант барометров, которые встроены в виде дополнительной функции в мобильное устройство, в часы-барометры и как отдельное приложение для смартфонов.

Конструкция первого устройства была предельно простой. В тарелку наливалась ртуть, а вертикально установленная отверстием вниз колба «собирала» жидкий металл при повышении давления. Такой прибор было крайне неудобно эксплуатировать, но позже технология заполнения колбы ртутью стали использовать в термометрах. Поэтому итальянского ученого можно по праву считать также изобретателем термометра.

Приёмной частью анероида служит круглая металлическая коробка с гофрированными основаниями, внутри которой создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления пружина разгибается и верхнее основание коробки поднимается.

Что такое анероидный барометр?

На современном этапе жизни анероидные барометры распространены повсеместно. Круглой формы, как правило, медные, похожие на часы инструменты, успешно используются для измерения атмосферного давления. Традиционные места применения – метеостанции, лодки, яхты, катера. Принцип действия анероидного барометра основан на функционале расширения и сжатия полой металлической капсулы.

Это интересно:  Все о лопате. Из чего состоит лопата

Если функциональными компонентами ртутного барометра выступают стекло и ртуть, анероидные барометры выгладят достаточно сложными измерительными приборами, где используется механизм, подобный часовому. Капсула анероида представляет устройство движения от изменения давления воздуха.

Обычно чувствительная капсула изготавливается на основе сплава бериллия и меди. Остальной механизм сделан из нержавеющей стали (AISI 304L и т.п.), оснащён подшипниками, сделанными из драгоценного материала (синтетические рубины или сапфиры).

Драгоценный материал используется под изготовление подшипников анероидного барометра с целью получения малого сопротивление на трение. Корпусная часть анероидного барометра допускает исполнение из любых материалов, но обычно сделана из латуни (смесь меди и цинка). Есть много видов латуни. Распространенным корпусом является «часовой вариант», где используется смесь 65% меди + 35% свинца.

Конструкция анероидного барометра

Проектный вариант конструкции любого анероидного барометра включает:

  • тщательный анализ сжимающих и расширяющих свойств вакуумной капсулы,
  • конструкцию системы температурной компенсации,
  • механическую конструкцию связи между вакуумной капсулой и развёрткой индикатора.

Рабочая чувствительная капсула анероидного барометра тонкостенная, полая, имеет форму сильфона. Воздух из капсулы удаляется полностью, поэтому степень сжатия и расширения сосуда строго зависят от упругости материала и поддерживающих пружин.

Разработчики анероидного барометра, как правило, предварительно рассчитывают, насколько анероидная капсула допускает расширение или сжатие относительно расчётного диапазона давлений. Основываясь на движениях сжатия расширения, разработчиками прибора определяются связи преобразования движений капсулы в движение индикатора развертки на шкале анероидного барометра.

Исполнение корпусное для приборов измерения давления поддерживается в самых различных вариациях, включая широкое разнообразие отделочных элементов и материалов

Принцип действия и устройство

Состоит описываемый прибор из металлической круглой коробки, изготовленной из закалённой стали (иногда из никелевого серебра). Рёбра этой детали имеют гофрированное покрытие. Это необходимо для придания конструкции жёсткости, поскольку внутри создаётся сильно разряженная среда путём вакуумирования. В таких условиях постоянно находится обратная пружина и стрелки механизма.

При воздействии давления атмосферы на стенки прибора происходит сужение либо расширение. Во время такого сжимания верхняя площадка начинает прогибаться и тянуть закреплённую на ней пружинку вниз. В моменты уменьшения нагрузки верхняя половина площадки, наоборот, изгибается наверх и давит на пружину. К возвратной пружинной детали через возвращающий механизм закреплена стрелка, которая перемещается по шкале значений.

Для получения максимально точных показаний необходимо производить сравнения со значениями барометра из ртути. Существует 3 основных поправки на ртутный:

  • по шкале, а именно на неодинаковое реагирование на различных зонах шкалы;
  • по температуре – учитывается погрешность на физическое изменение металла при воздействии на него температуры;
  • иные погрешности, которые обусловлены изменением эластичности и жёсткости металлических деталей со временем.

Разлиновка шкалы производится в соответствии со значениями барометра из ртути. Применив барометрическую формулу, можно рассчитать высоту, на которой находится прибор. Замеряя давление атмосферы в верхней и нижней измеряемой точке, удастся определить разницу по давлению и перевести её в метры. Этот способ измерения называется барометрическим нивелированием. Таким способом происходит вычисление высоты точки наблюдения в GPS устройствах.

Разновидности

Впервые этот прибор был описан в 1644 г. учёным из Италии Эванджелистом Торричелли. Этим приспособлением оказался первый барометр на ртути (жидкостный), измерения значений в котором производились в соответствии с высотой столба ртути. Схема такого приспособления очень проста. Стеклянный столб имеет запаянный верх, а его низ погружен в ёмкость со ртутью. Во время проведения эксперимента на улице была очень хорошая и ясная погода. Тогда столбик ртути замер на высоте в 760 мм, что впоследствии и было принято за оптимальный показатель.

Ртутные модели применяются в наше время на метеорологических станциях, поскольку имеют высокую точность, а вместе с ней недостатки в виде небезопасности, хрупкости конструкции и громоздкости.

На сегодняшний день это контрольный прибор, по которому настраиваются все остальные устройства.

В 1844 г. инженер из Франции Люсьен Види, основываясь на работах физика и математика Готфрида Вильгельма Лейбница из Германии, создал другой тип барометра, работающего без жидкостей. В дальнейшем этот «безжидкостный» прибор получил название барометр-анероид.

Анероидный вариант на сегодняшний день является самым распространённым среди бытовых версий.

Существует 4 вида подобных устройств:

  • жидкостный – в этом приборе применяется принцип выравнивания массы столба жидкости с окружающим его давлением;
  • ртутный – замер давления атмосферы происходит благодаря высоте столба ртути с прикреплённой к нему шкалой;
  • барометр-анероид – приспособление функционирует по принципу изменений размера коробки с разряженной средой внутри, под влиянием давления атмосферы изменяется её размер;
  • электронный барометр – этот подвид барометра использует преобразования изменений коробки барометра-анероида в цифровой сигнал либо при помощи тензопреобразователя, который очень чувствителен, и изменение давления атмосферы воспринимается как деформация, а также изменение сопротивления.
Это интересно:  Все варианты трубогибов сделанных своими руками. Трубогиб своими руками или как сделать трубогиб в домашних условиях

Рассмотрим модели барометров-анероидов.

  • БАММ-1. Это устройство предназначено для замера атмосферного воздействия, находясь на земле и в помещениях. Этот вид внесён в Госреестр измерительных приборов и может применяться для проверки рабочих мест.

К шкале 1 барометра с ее внутренней стороны прикреплен ртутный термометр 8, по которому отсчитывается температура для определения температурной поправки к показанию барометра-анероида.

Настройка прибора

Чтобы настроить модель, нужно точно знать значение давления в данной местности в текущий момент времени. Его можно выяснить в ближайшей метеостанции или из погодной сводки. Еще один вариант – провести сверку с точным ртутным барометром.

При разнице показаний устройство потребуется откалибровать. Сзади нужно отыскать регулировочный винт и, закручивая или ослабляя его, установить на приборе нужные показания.

Если винта нет, калибровка выполняется поворотом циферблата по отношению к стрелкам. Заглянув в инструкцию по эксплуатации, можно найти детальные указания по регулировке прибора.

Соединим одно из колен с помощью резиновой трубки с коробочкой, одна сторона которой затянута резиновой пленкой, и надавим пальцем на пленку. Как вы думаете, что произойдет?

Основные сведения об устройстве барометра анероида

Атмосферное давление — это сила, с которой атмосфера давит на все предметы, находящиеся в ней, на единицу площади поверхности.

Само слово «Атмосфера» означает пар и шар, то есть это газовая оболочка, окружающая нашу планету Земля.

Атмосферное давление с увеличением высоты уменьшается, так как над точкой располагается столбец воздуха с меньшей высотой и воздух начинается разряжаться.

Атмосферу можно измерить, так как воздух имеет вес. Плотность воздуха у поверхности Земли составляет 1 , 29 к г м 3 .

За единицу измерения величины атмосферного давления, согласно общепринятым нормам, принято брать миллиметры ртутного столба (сокращенно — мм. рт. ст.).

Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (обозначается как Па), в Российской Федерации допущены к использованию метр водяного столба, миллиметр водяного столба или, самые распространенные, бар и миллиметр ртутного столба.

Атмосферное давление называется нормальным, если при температуре 0 °C высота столба ртути равна значению 760 мм.

Для определения атмосферного давления используют прибор под названием барометр. Их подразделяют на ртутные, жидкостные и безжидкостные — механические и электронные.

Ртутный барометр представлен стеклянной трубкой, запаянной с одной стороны. Внутри данной трубки находится ртуть. Во время эксперимента открытый конец трубки опускают в сосуд, который не полностью заполнен ртутью. В зависимости от того, происходит рост или упадок давления, ртуть в трубке начинает расти, и наоборот.

Безжидкостный барометр (барометр-анероид или механический барометр, как его называют сегодня) представляет собой металлическую круглую коробку, изготовленную из закаленной стали. При воздействии атмосферного давления на стенки коробки происходит их сужение или расширение.

Описание и назначение барометра анероида

Барометр-анероид — это механический прибор, предназначенный для отслеживания разницы в значениях атмосферного давления. Такой барометр очень чувствителен и способен показывать изменение атмосферного давления при смене погоды и даже при подъеме на лифте.

Физической измеряемой величиной у данного барометра является атмосферное давление в паскалях и в мм рт. ст.

Принято градуировать шкалу барометра-анероида в гПа и в мм рт. ст., сравнивая с показаниями ртутного барометра.

При измерении значения атмосферного давления необходимо учитывать высоту нахождения барометра-анероида над уровнем моря.

У барометра-анероида имеется недостаток, связанный с воздействием температуры на пружину. Металл, в зависимости от температуры, начинает сужаться или расширяться, что может повлиять на результат измерения атмосферного давления. Для поправки на температуру современные приборы оснащаются термометрами-компенсаторами.

Пользоваться таким барометром можно в промышленности, в учебных заведениях, в лабораториях. Также прибор применяют в быту для предсказания погоды.

Технические характеристики данного прибора:

  • диапазон измеряемого атмосферного давления: 80-106 к П а (600-800 мм рт. ст.);
  • допускаемая погрешность: +0,2 к П а (1,5 мм рт. ст.);
  • максимальный предел дополнительной погрешности: 0,5 к П а (3,75 мм рт. ст.);
  • цена деления шкалы: 0,1 к П а (1,0 мм рт. ст.).

Чтобы узнать, как пользоваться барометром, вы можете изучить инструкцию. Но если она на английском языке или недостаточно понятная, то нужно поступить так. На круговой шкале имеется несколько зон:

Барометр. Виды и работа. Применение и настройка. Особенности

Барометр – это устройство для измерения атмосферного давления. С его помощью можно предсказать погоду. Прибор может снимать данные атмосферного давления находясь в помещении или на открытой местности. Также подобные устройства используются в авиации для определения высоты полета над уровнем моря. Нормой считается атмосферное давление на уровне 760 мм ртутного столба при температуре +15 градусов.

Ртутные

Ртутный барометр был изобретен самым первым. Его создателем является итальянский физик Эванджелисто Торричелли, который в 1844 году разместил в тарелке со ртутью вертикально установленную пробирку заливной горловиной вниз. Им было замечено, что уровень ртути в колбе менялся в зависимости от погодных условий. Ученый сопоставил данные и пришел к выводу, что на этот показатель влияет давление воздуха. Применяемая им конструкция являлась весьма точной, но была неудобной. Кроме этого, ртуть вредна для здоровья, поэтому ее применение в столь большом количестве, для заполнения тарелки, и нахождение на открытом воздухе является небезопасным. Ртутные барометры отличаются повышенной точностью, поэтому их более совершенные модификации встречаются до сих пор. Их применяют на метеорологических станциях для проведения контроля за погодой.

Это интересно:  Советы как пользоваться ареометром для аккумулятора. Как пользоваться ареометром для аккумулятора

Barometry rtutnye

Жидкостные

Жидкостные барометры на данный момент практически не встречаются. Они отличаются большой погрешностью, поэтому судить о погоде основываясь на их данных довольно сложно. В подобных приборах измерение проводится за счет уравнивания столба жидкости. Проблема таких приборов в том, что заправляемые вещества ведут себя по-разному при изменении температуры, что сопровождается высокими погрешностями. Одним из самых известных модификаций жидкостных барометров являются глицериновые модели. В них применяется окрашенный глицерин, что дает привлекательный декоративный эффект.

Barometr zhidkostnyi

Механические

Механические барометры самые популярные. Они гораздо компактнее, чем первые две категории. Кроме этого, механические приборы отличаются вполне достаточной точностью. Подобные устройства сложные в изготовлении и в отличие от ртутных, являются полностью безопасными. Внешний корпус такого оборудования напоминает классические круглые часы, но бывают и прямоугольные настольные модели. Внутри корпуса находится пустотелая емкость, сделанная из двух жестяных мембран. В емкости создан вакуум, а ее стенки надежно запаяны. Благодаря отсутствию воздуха, мембраны остро реагируют на изменение уровня атмосферного давления. При его увеличении они сжимаются, а при уменьшении наоборот раздуваются.

Barometr mekhanicheskii

К емкости подсоединяется чувствительный механизм, который состоит из нескольких плеч. Его устройство позволяет снимать миниатюрные изменения объема коробки с вакуумом и создавать колебания стрелки со шкалой, на которую нанесены показатели давления. Чувствительный механизм остро реагирует на любые изменения объема емкости. Максимальные отклонения объема коробки в сжатом и раздутом состоянии редко превышает одного миллиметра. При этом устройство, которое передает эти движения на стрелку, увеличивает изменения в 90 раз, что обеспечивает высокую точность показания. Механические устройства бывают как компактными, которые можно носить в кармане, так и настольными.

Барометр применяется для проведения точного измерения атмосферного давления. Оно выражается в физической единице – миллиметрах ртутного столба. На основе этих показаний можно судить о дальнейшем изменении погодных условий при сравнении с данными о давлении, полученными в предыдущий день или несколько часов. Дело в том, что показатель атмосферного давления напрямую влияет на погодные условия.

Если уровень в определенной местности снижается, то воздушные потоки прибывают с другой территории. Именно так создается ветер, который попутно приносит тяжелые дождевые тучи. Как следствие, благодаря применению барометра несложно предсказать осадки. В том случае, если давление начинает расти, то это говорит о том, что имеющиеся на данной местности воздушные потоки переместятся на другую территорию, где давление снижено. При этом они уберут тучи, поэтому будет наблюдаться солнечная погода. Таким образом, чем выше давление, тем более сухая погода ожидается.

Весьма распространенными являются приборы со специальной разметкой на шкале, указывающей на погодные условия, которые нужно ожидать при направлении стрелки на определенный показатель. При самом низком давлении может быть написано «шторм», или нарисована соответствующая картинка. Для самого высокого давления применяется термин «суш» или рисуется палящее солнце. При этом нужно учитывать, что показатели могут меняться в зависимости от температурных условиях. По этой причине такое обозначение является неточным, но дает приблизительное понимание, что ожидать от погоды.

Barometry so spetsrazmetkoi

Как пользоваться

Следует понимать, что барометр не является устройством, которое позволяет точно предсказать погодные условия и определить ожидаемую температуру или уровень осадков. Основываясь только на данных полученных из этого прибора нельзя определить, какие воздушные потоки прибудут из соседних территорий. Для предсказания погоды метеорологии применяют помимо данных из барометров множество другой информации, что и позволяет делать прогноз более точным.

Использование барометра дает возможность лишь предсказать направление, в котором будет меняться погода. Будет ли она идти на улучшение или ухудшение. Люди, чувствительные к изменению атмосферного давления, используют барометр, чтобы определить изменение своего самочувствия.

Если в зимнее время давление повышается, то нужно ожидать заморозка, а если снижается, то будет потепление и скорое выпадение осадков. Летом повышение давления говорит об ожидаемой жаре и засухе. Снижение сигнализирует о прохладе и скором дожде. Также по интенсивности изменения показаний атмосферного давления можно приблизительно судить о возможных изменениях погоды. Так, если давление снижается постепенно, то в течение дня подойдет циклон с ненастной погодой. Скорее всего, будут осадки и сильный ветер. При очень резком падении давления прибудет холодный фронт, который будет сопровождаться штормом и грозами. При этом время до его начала обычно составляет не более 2 часов. Если давление стабилизировалось и поддерживается на одном уровне, то можно ожидать снижение интенсивности ветра и остановку осадков.

Для того чтобы предсказывать изменение погоды необходимо периодически следить за уровнем давления, которое показывает барометр. Делать это нужно минимум дважды в день. Если погода меняется резко, то интенсивность измерения проводится с периодичностью раз в 2-4 часа.

Оцените статью
Build Make