Приборы для измерения давления атмосферы

Как возникает?

При сокращениях сердца ритмически возникают систолы (сокращение желудочков) и диастолы (расслабление). Рассмотрим подробнее. При сокращении сердце выталкивает кровь из левого желудочка в аорту, эта сила и создает давление на стенки сосудов. Что же действует на значения этого показателя?

На изменение артериального кровяного давления влияют:

количество и вязкость крови, которая выбрасывается в круг кровообращения в единицу времени;
сама емкость сосудистого русла;
частота сокращений сердца (ЧСС) ;
сопротивление стенок сосудов;
время суток;
напряжение стенок артерий;
физические нагрузки;
внешняя среда и пр.

О методах измерения переменного давления и идет речь в данной статье. Продолжим изучение.

При выбросе крови из сердца в аорту возникает систолическое давление (СД). Затем аортальные клапаны захлопываются. Желудочки расслабляются. Давление падает. Теперь оно — диастолическое (ДД). Разница между ними — давление пульсовое.

Единицей измерения АД принято считать 1 мм ртутного столба. Норма СД — 110-129 мм рт. ст., ДД – 70-99 мм рт. ст. Цифры, отличные от этих, должны рассматриваться как патология.

Перепад — это процесс изменения давления (падение или скачок). Он происходит в течение определенного времени, например утром и вечером. Методы измерения перепадов давления ничем не отличаются от обычного измерения АД. Далее рассмотрим приборы, предназначенные для этих целей.

Разновидности

В группу приборов, измеряющих избыточное давление, входят:

  • Манометры — приборы с верхним диапазоном измерения от 0,06 до 1000 МПа (измеряют избыточное давление — положительную разность между абсолютным и барометрическим давлением);
  • Вакуумметры — приборы, измеряющие разрежение (давление ниже атмосферного);
  • Мановакуумметры — манометры, измеряющие как избыточное (от 60 до 240000 кПа), так и вакуумметрическое давление;
  • Напоромеры — манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);
  • Тягомеры — вакуумметры с пределом измерения до минус 40 кПа;
  • Тягонапоромеры — мановакуумметры с крайними пределами измерения, не превышающими ±40 кПа;

Большинство отечественных и импортных манометров изготавливаются в соответствии с общепринятыми стандартами, в связи с этим манометры различных марок заменяют друг друга. Выбор манометра осуществляется по следующим параметрам: предел измерения, диаметр корпуса, класс точности прибора, диаметр резьбы штуцера и его расположение (радиальный, осевой).

Также существуют манометры, измеряющие абсолютное давление, то есть избыточное давление+атмосферное.

Прибор, измеряющий атмосферное давление, называется барометром.

Что такое вторичная гипертензия

Сердечно-сосудистая система подвержена многим патологиям. Артериальная гипертензия (АГ), характеризующаяся регулярным повышением давления с показателями 140/90 мм рт. ст., занимает лидирующие позиции. Но в большинстве случаев причины появление артериальной гипертензии не выявляются, хотя проявления есть. Диагностируется вторичная гипертензия, являющаяся побочной реакцией организма на проблемы в работе почек, сердечно-сосудистой системы и других органах.

Вторичной гипертензии подвержены в основном люди до 40 лет. Определение причины заболевания часто бывает затруднено, а несвоевременное выявление приводит к ухудшению состояния и необратимым изменениям в органах и системах.

При классификации заболевания большое значение имеют причины вторичной гипертензии, которые определяют методы его лечения. По результатам первичного осмотра и анализа анамнеза можно определить причину основного заболевания.

Сердце здорового человека и страдающего гипертонией

Симптомы артериальной гипертензии отличаются от первичной некоторыми особенностями:

  • внезапность проявления;
  • резкие скачки давления;
  • малоэффективность стандартной терапии;
  • в группе риска лица молодого возраста.

Многочисленные исследования позволяют классифицировать симптоматическую гипертензию:

  • почечная;
  • эндокринная;
  • нейрогенная;
  • гемодинамическая;
  • лекарственная.

От проявления основной патологии зависят различия в симптоматике вторичной гипертензии. От точности постановленного диагноза зависит эффективность выбранного лечения первопричины для получения стойкого эффекта. Наибольшее распространение получила почечная артериальная гипертензия.

Почечная гипертензия

При поражении почек либо артерий, питающих почки, появляется опасность развития почечной формы гипертонии (реноваскулярная гипертония). Вторичная гипертензия может быть и следствием патологии паренхимы (ренопаренхиматозная).

Ренопаренхиматозная форма гипертензии характеризуется поражением паренхимы. Ее проявления регистрируют в 50% случаев вторичной гипертонии. Возможными причинами могут быть любые хронические патологии в работе почек и последствия заболеваний других органов. Также характерны сопутствующие внешние проявления. При почечной гипертонии кризы маловероятны.

Реноваскулярная (вазоренальная) гипертензия характеризуется стойким повышением показателей АД, в основе которого лежат нарушение кровообращения одной или обеих почек. Основной причиной патологии при реноваскулярной гипертонии считается проявление атеросклероза и фибриозно-мышечной дисплазии. Значительно реже фиксируются другие поражения почек или внепочечная патология.

Почечная артериальная гипертензия

Эндокринная

Причиной эндокринной гипертензии является сбой в работе органов внутренней секреции. Вследствие этого образуются новые гормоны, усиливающие спазм сосудов, стимулирующие работу надпочечников, нарушающие водно-солевой баланс.

Нейрогенная

Нейрогенная артериальная гипертензия проявляется на фоне сбоя в работе центральной нервной системы. Первопричиной могут быть травмы головы, опухоли мозга, инсульты и другие острые заболевания нервной системы.

Гемодинамическая

При сердечно-сосудистой патологии возможно развитие гемодинамической гипертонии. Главным показателем для диагностики данной формы недуга является повышение показателя систологического давления. Недуг проявляется при атеросклерозе аорты, коарктации аорты, пороков клапанов, хронической сердечной недостаточности.

Лекарственная

Резкое повышение давления, диагностируемое как гипертензия, может возникнуть на фоне неправильного приема медикаментов (гормональные препараты, антидепрессанты и др).

Возможны и иные причины возникновения вторичной гипертонии:

  • алкогольная интоксикация;
  • последствия сильного стресса;
  • послеоперационный период;
  • употребление в пищу ряда продуктов.

Как заметить атмосферное давление?

Хотя молекулы газа не имеют запаха и цвета, они постоянно взаимодействуют с рецепторами нашей кожи, сдавливают со всех сторон все предметы, заполняют пустоты, а их быстрое перемещение в горизонтальном направлении, называемое ветром, может сбить нас с ног. Доказать, что атмосферное давление существует, можно при помощи простых опытов.

Опыт 1 – «Непроливайка»

В стакан налить воды до краёв. Прикрыть его листком плотной бумаги и, придерживая бумагу ладонью, быстро перевернуть стакан кверху дном. Убрать ладонь. Вода из стакана не выльется, так как на бумагу снизу давит атмосфера.

Объяснение: фраза «на нас давит столб атмосферного воздуха», иногда употребляемая, в том числе и в школьных учебниках, некорректна. Она произносится по ассоциации с силой давления, действующей со стороны твёрдого тела. Эта сила действует на тела, расположенные ниже, и не действует на тела сбоку или, тем более, сверху данного тела. Иное дело давление жидкости или газа.

По закону Паскаля давление передаётся не только в точки на дне сосуда, но также и в точки на стенках и крышке. Силы гидростатического и атмосферного давлений действуют перпендикулярно произвольно ориентированной поверхности тела, контактирующей со средой, и могут иметь любое направление.

Воздух, давящий на бумагу снизу наполненного стакана – это доказательство несостоятельности такой ассоциации. Интересно, что если стакан наполнить водой только наполовину, то оставшийся воздух будет давить с такой же силой, как и наружный, и бумага не удержит воду (и воздух) в стакане.

Опыт 2 – «Сухим из воды»

Положить на плоскую тарелку монету или металлическую пуговицу и налить воды. Монета окажется под водой. Наша задача – выловить монету голыми руками, не замочив их.

Зажгите внутри сухого стакана бумагу и, когда воздух нагреется, опрокиньте стакан на тарелку рядом с монетой так, чтобы монета не очутилась под стаканом. Ждать придётся недолго. Бумага в стакане сразу погаснет, и воздух начнёт остывать. По мере его остывания вода будет втягиваться стаканом и вскоре вся соберётся там, обнажив дно тарелки.

Объяснение: когда воздух в стакане нагрелся, он расширился, как и все нагретые тела, избыток его нового объёма вышел из стакана. Когда же оставшийся воздух начал остывать, его стало недостаточно, чтобы в холодном состоянии оказывать прежнее давление, уравновешивать наружное давление атмосферы. Теперь вода под стаканом испытывает на каждый сантиметр своей поверхности меньшее давление, чем в открытой части тарелки. Неудивительно, что она вгоняется под стакан, втискиваемая туда избытком давления наружного воздуха. Вода вдавливается воздухом!

По этой же теме посмотрите эксперимент программы «Галилео».

Зачем измерять АД?

Инфаркт, инсульт, почечная недостаточность и слепота – это итог неправильного лечения гипертонии или полного отсутствия такового. Чтобы избежать печальных последствий, нужно только поддерживать нормальный уровень АД.

Для этого сегодня существует много современных, действенных лекарственных препаратов. Но назначение их пациенту – дело врача. Гипертонику лишь требуется осознание необходимости приема лекарств и постоянный контроль давления дома.

Особенно важно, что результаты будут получены дома. Ведь у врача, многие нервничают или попросту боятся, непроизвольно завышая цифры (гипертензия белого халата)

Поэтому, умение правильно пользоваться тонометром, для регулярного измерения давления дома – объективная необходимость, продиктованная спецификой заболевания. Только так можно получить точные данные, исключая волнение, стресс, некомфортную обстановку.

Классификация ГБ по стадиям ее развития

  1. Начальная стадия. Принадлежит к преходящей. Главным признаком являются нестабильное повышение давления в течении суток (иногда простое повышение, иногда скачки). на этой стадии человек не замечает заболевание, сетует на погодные условия и пр. У человека нормальное самочувствие.
  2. Стабильная стадия. Ей свойственно длительное повышенное давление. Оно сопровождается плохим самочувствием, ухудшением зрения, болью в голове. Гипертоническая болезнь прогрессирует постепенно, затрагивая важные органы и первоочередно сердце.
  3. Склеротическая стадия. Происходит изменения сосудов в атеросклеротические, также поражаются другие органы. Совокупность этих процессов отягощает общую картину заболевания.

Видео

В соответствии с характером заболевания существует гипертоническая болезнь:

  • Доброкачественная или медленнотекущая. Болезнь носит продолжительный характер развития, симптомы имеют свойство нарастать постепенно. Больной имеет нормальное самочувствие. Существуют периоды обострения, которое носит краткий характер, и ремиссии. Этот вид ГБ поддается лечению.
  • Злокачественная. Болезнь имеет особенность быстротечности, протекает с сильными обострениями и носит угрожающий характер для жизни. Этот вид трудно контролировать и сложно лечить.

Класс точности прибора

Манометров очень много, и каждому виду присваивается определенный класс точности согласно предписаниям ГОСТ, под которым понимается допустимая погрешность, выражающаяся в процентном отношении к диапазону измерений.

Существует 6 классов точности: 0,4; 0,6; 1; 1,5; 2,5; 4. У каждого типа манометра они также различаются. Приведенный выше список относится к рабочим манометрам. Для пружинных устройств, к примеру, соответствуют следующие показатели 0,16; 0,25 и 0,4. Для поршневых — 0,05 и 0,2 и так далее.

Класс точности имеет обратно пропорциональную зависимость от диаметра шкалы прибора и от типа прибора. То есть, если диаметр шкалы больше, то точность и погрешность манометра уменьшается. Класс точности условно принято обозначать следующими латинскими буквами KL также можно встретить и CL, которая указывается на шкале прибора.

Значение погрешности можно вычислить. Для этого используется два показателя: класс точности или KL и диапазон измерений. Если класс точности (KL) равен 4, то диапазон измерений составит 2,5 МПа (Мегапаскаль), а погрешность будет равна 0,1 МПа. Вычисляется по формуле произведение класса точности и диапазона измерений, деленное на 100. Поскольку погрешность выражается в процентах, результат нужно переводить в проценты путем деления на 100.

Помимо основного вида, существует и дополнительная погрешность. Если для вычисления первого вида используются идеальные условия или натуральные величины, влияющие на особенности конструкции прибора, то второй вид напрямую зависит от условий. Например, от температуры и вибрации или других условий.

I. По принципу действия:

1) жидкостные
(основанные на уравновешивании давления
столбом жидкости);

2) поршневые
(измеряемое давление уравновешивается
внешней силой, действующей на поршень);

3) пружинные
(давление измеряется по величине
деформации упругого элемента);

4) электрические
(основанные на преобразовании давления
в какую-либо электрическую величину).

II.
По роду измеряемой величины:

1) манометры
(измерение избыточного давления);

2) вакуумметры
(измерение давления разряжения);

3) мановакуумметры
(измерение как избыточного давления,
так и давления разряжения);

4) напорометры (для
измерения малых избыточных давлений);

5) тягомеры (для
измерения малых давлений разряжения);

6) тягонапорометры;

7) дифманометры
(для измерения разности давлений);

8) барометры (для
измерения барометрического давления).

1.8.2
Жидкостные манометры.

Широко
применяются в качестве образцовых
приборов для лабораторных и технических
измерений. В качестве рабочей жидкости
используется спирт, вода, ртуть, масла.

Двухтрубный
манометр представляет из себя U-образную
трубку, заполненную затворной жидкостью.

1.8.3
Чашечные манометры и дифманометры.

Н

Чашечный (однотрубный) манометр
является разновидностьюU-образного
трубного манометра (см. рис. 2.10), у которого
одна из трубок заменена сосудом большого
диаметра (чашкой). Измеряется давление
Ра,
действующее на жидкость в широком
сосуде, а открытый конец трубки совмещен
с атмосферой.

Уравнение
равновесия: Р =
g
(h
+ H).

Рис.
2.10

Чашечные и трубные манометры
применяются для тарировки и поверки
рабочих приборов, реже — в качестве
рабочих приборов.

1.8.4
Микроманометры.

Рис.
2.11

Применяются для измерения давлений,
меньших 100 — 200 мм водяного столба.
Представляют из себя жидкостной манометр
с наклоненной по углом 20…50
трубкой.

h
= L.sin()
— высота поднятия уровня жидкости в
узкой трубке,

P
= .g.h
— измеренное давление.

Погрешность: 
1,5 %.

1.8.5
Пружинные манометры.

Состоят из трубчатой
пружины 1 с поводком, зубчатого сектора
3 и шестерни 4 с прикрепленной к ней
стрелкой 2.

При увеличении
давления трубчатая пружина стремится
разогнуться, в результате чего она через
поводок начинает взаимодействовать на
зубчатый сектор, отклоняя стрелку.

1.8.6
Электрические манометры.


Преобразователи давления типа
«Сапфир».

Эти
манометры обеспечивают непрерывное
преобразование значение измеряемого
параметра (давления избыточного,
абсолютного, разряжения, разности
давлений нейтральных и агрессивных
сред) в унифицированный токовый сигнал
для дистанционной передачи (0 — 5 мА, 0 —
20 мА и др.).

Мембранный
тензопреобразователь 3 размещен внутри
основания 9 (см. рис. 2.13). Внутренняя
полость 4 тензопреобразователя заполнена
кремни­йорганической жидкостью и
отделена от измеряемой среды металли­ческой
гофрированной мембраной 6, приваренной
по наружному кон­туру к основанию 9.
Полость 10 сообщена с окружающей
атмосферой.

Измеряемое давление
подается в камеру 7 фланца 5, который
уплотнен прокладкой 8. Измеряемое
давление воздействует на мемб­рану
6 и через жидкость воздействует на
мембрану тензопреобразо­вателя,
вызывая ее прогиб и изменение сопротивления
тензорезис­торов. Электрический
сигнал от тензопреобразователя передается
из измерительного блока 1 по проводам
через гермовывод 2.

Преобразователи
Сапфир-22ДА моделей 2050 и 2060, предназначенные
для измерения абсолютного давления,
отличаются тем, что полость 10 вакуумирована
и герметизи­рована.

Преобразователи
Сапфир-22ДД моделей 2410, 2420, 2430, 2434, 2440 и
2444 (см. рис. 2.14), предназначенные для
измерения разности давлений, отличаются
тем, что в них используется
тензопреобразователь мембранно-рычажного
типа, который размещен внутри основания
в замкнутой полости, заполненной
кремнийорганической жидкостью, и отделен
от измеряемой среды двумя металлическими
гофрированными мембранами. Мембраны
соединены между собой центральным
штоком, перемещение которого передается
рычагу тензопреобразователя, что
вызывает деформацию тензопреобразователя.
Чувствительным элементом тензопреобразователя
является пластина из монокристаллического
сапфира (разновидность корунда — Al2O3)
с кремниевыми пленочными тензорезисторами
(структура КНС — кремний на сапфире).

Рис.
2.14

Электрический
сигнал от тензопреобразователя передается
из измерительного блока в электронное
устройство 1 по проводам через гермоввод
2. Измерительный блок выдерживает без
разрушения воздействие односторонней
перегрузки рабочим избыточным давлением.
Это обеспечивается тем, что при такой
перегрузке одна из мембран 8 ложится на
профилированную поверхность основания
9.

Единицы измерения давления

Единица
измерения давления
в системе СИ — Паскаль
(Па).

Паскаль
— это давление с силой 1 Н на площадь 1
м2.

Внесистемные
единицы:

кгс/см2;
мм вод.ст.; мм рт. ст; бар, атм.

Соотношение
между единицами измерения:

1
кгс/см2
= 98066,5 Па

1
мм вод.ст. = 9,80665 Па

1
мм рт.ст. = 133,322 Па

1
бар = 105
Па

1
атм = 9,8* 104
Па

2.Термомагнитный
газоанализатор на кислород

Термомагнитный
газоанализатор служит для определения
концентрации
кислорода в газовой смеси.
Принцип
действия основан на свойстве кислорода
притягиваться магнитным
полем. Это свойство называется магнитной
восприимчивостью.

1)
кольцевая камера;

2)
стеклянная трубка;

3)
постоянный магнит;

4)
спираль из платиновой проволоки;

5)
реостат стандартизации тока;

6)
милливольтметр;

R1,
R2
– постоянные сопротивления из манганина;

R1,
R2,
R3,
R4
– плечи моста.

Анализатор
состоит из кольцевой камеры 1, по диаметру
которой установлена
тонкостенная стеклянная трубка 2 со
спиралью 4, нагреваемой
током. Спираль состоит из двух секций,
которые образуют два смежных плеча
неуравновешенного моста (R3,R4).
Двумя другими плечами служат два
постоянных сопротивления из манганина
(R1,
R2).
Левая секция спирали R3
находится в поле постоянного
магнита 3.
Работа
При
наличии в газовой смеси кислорода часть
потока ответвляется в
стеклянную трубку, где образуется
течение газа в направлении слева направо.
Образующийся поток газа переносит тепло
от обмотки
R3
к R4,
поэтому температура секций изменяется
(R3
охлаждается,
R4
нагревается), и изменяются их сопротивления.
Мост
выходит из равновесия. Измерительный
мост питается постоянным
током от ИПСа. R0
— служит для установки силы тока питания
моста. Шкала милливольтметра градуируется
в
%
кислорода.
Пределы
измерения:

0- 5; 0-10; 0- 21; 20- 35% кислорода.

3.Нарисовать
схему регулирования давления и выбрать
приборы.

Поз.800
– Давление верха колонны регулируется,
клапан стоит на линии выхода паров
дистиллята из колонны.

Поз.800
-1 интеллектуальный датчик избыточного
давления Метран -100 ДИ

Поз.800
-2 барьер искробезопасности входной

Поз.800
-3 барьер искробезопасности выходной

Поз.800
-4–электропневматический позиционер

Поз.800
-5– регулирующий клапан.

4.Классификация
электрических датчиков давления

В
данных
приборах
измеряемое
давление,
оказывая
воздействия
на
чувствительный
элемент,
изменяет
его
собственные
электрические
пара-
метры:
сопротивление,
ёмкость
или
заряд,
которые
становятся
мерой
этого
давления.
Подавляющее
большинство
современных
общепромышленных
ИПД
реализовано
на
основе
трех
основных
принципов:

1)
емкостные
используют
упругий
чувствительный
элемент
в
виде
конденсатора
с
переменным
зазором:
смещение
или
прогиб
под
действием
прилагаемого
давления
подвижного
электрода-мембраны
относительно неподвижного
изменяет
его
ёмкость;

2)
пьезоэлектрические
основаны
на
зависимости
поляризованного
заряда
или
резонансной
частоты
пьезокристаллов:
кварца,
турмалина
и
других
от
прилагаемого
к
ним
давления;

3)
тензорезисторные
используют
зависимость
активного
сопро-

тивления
проводника
или
полупроводника
от
степени
его
деформации.

В
последние
годы
получили
развитие
и
другие
принципы
работы
ИПД:
волоконно-оптические,
индукционные,
гальваномагнитные,
объем-
ного
сжатия,
акустические,
диффузионные
и
т.д.

На
сегодняшний
день
самыми
популярными
в
России
являются
тензорезисторные
ИПД.

Низкое или среднее – какое давление лучше?

Раньше большинство жилых домов снабжались газопроводом низкого давления (0.003 МПа), поскольку магистраль со средним давлением (0.3 МПа) требует более масштабных монтажных работ и закупки специального оборудования, которое снижает давление непосредственно на входе газа в трубы внутри дома.

Однако с ростом количества потребителей в газопроводе низкого давления топлива может попросту не хватать на всех – особенно это становится заметно зимой, когда большинство включает на полную мощность газовые котлы. В системе со средним давлением такая проблема практически исключена. Следует учитывать и высокие требования современных газовых котлов. При недостаточном давлении многие агрегаты в лучшем случае выдают меньшую мощность, чем указал производитель, а в худшем случае – отключаются до момента появления нужного давления в системе.

Современные газовые котлы

Приобретать дорогостоящие котлы потребителям низкого давления – все равно, что выбрасывать деньги на ветер, поскольку такая покупка себя совершенно не оправдает. Решать проблему с перебоями газа приходится самим потребителям. Как вариант, можно приобрести комбинированный твердотопливный котел, который можно загружать твердым топливом во время отсутствия или слишком низкого давления газа. На кухне же можно пользоваться баллоном со сжиженным газом, установив одну конфорку под такой тип топлива.

При повышенном давлении ситуация ничуть не лучше – если в домах не установлены распределительные аппараты, повышается риск возникновения аварийных ситуаций. Поскольку газ с низким давлением считается более безопасным, его использование предписано в общественных учреждениях, таких как школы, детсады, больницы, а также заводы и предприятия различного типа, где газ используют в целях отопления. Также газовые магистрали с низкими показателями прокладывают в небольшие населенные пункты.

Газовая магистраль в небольшом населенном пункте

В крупных городах с высоким социальным статусом прокладывают газопровод с высоким давлением. Решение об этом принимают, исходя не только из количества потребителей, но и из их финансовой возможности оплатить приобретение более дорогостоящего и мощного оборудования. По большому счету, потребители не выбирают, каким газопроводом пользоваться, разве что только при выборе места жительства.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий