Приборы и методы измерения атмосферного давления.

При измерении атмосферного давления применяют четыре вида приборов: жидкостные барометры, действующие на законах гидростатики; деформационные барометры (анероиды), действующие на основе упругих свойств; газовые – действующие на основе упругих свойствах газа; термобарометры – приборы, действующие на зависимости точки кипения жидкости от внешнего давления.

Ртутные барометры могут быть 3 систем: чашечные, сифонно-чашечные, сифонные. Стеклянная трубка длиной около 90 см в этом случае, запаянная с одного конца, наполняется ртутью и не запаянным концом погружается в ртуть. После открытия отверстия трубки ртуть вытекает до тех пор, пока атмосферное давление не уравновесится давлением ртутного столба.

По такому принципу создан станционный чашечный барометр СР (рис. 1.1). Онсостоит из двух основных частей: стеклянной трубки 6 длиной около 80 см, запаянной с верхнего конца, и чашки 9, заполненной ртутью. Стеклянная трубка с ртутью находится в металлической оправе 2. В нижней части трубки для измерения тем­пературы укреплен термометр 8. В верхней части оправы имеется сквозная про­резь, позволяющая видеть мениск ртутного столба в стеклянной трубке. С левой стороны прорези нанесена шкала 3 с пределами измерений давления воздуха. Нуль шкалы совпадает с уровнем ртути в чашке. Вдоль стеклянной трубки с помощью кремальеры 7 перемещается кольцо с укрепленным на нем нониусом 5, который служит для наводки на мениск ртутного столба и для отсчета десятых долей. В верхней части оправы для подвешивания барометра на крюк в специальном шкафу укреплено кольцо 4.

Процесс измерения: 1 – определяется температура, ⁰С;

2 - нулевое деление нониуса с помощью кремальеры подводится к мениску ртути. Глаз наблюдателя должен быть на одной высоте с мениском ртути;

3 - снимаются показания с основной шкалы + показания нониуса деления, который совпадает с делением основной шкалы;

4 - вводятся поправки: а) инструментальная (из поверочного свидетельства); б) на распределение силы тяжести (норма на широте 45°, если широта меньше 45°, то длина столба ртути уменьшается, поправка отрицательная; если широта больше 45°, то длина столба ртути увеличивается, поправка положительная). При расположении метеорологической стан­ции на высоте меньше 400 м в показания баро­метра поправка на высоту не вводится; в) поправка на температуру (ДР_Т) определяется по формуле:

Др_т = -0,000163/th,

где t - температура барометра, °С; h- высота ртути в барометре, мм рт. ст. или в мбарах (гПа).

5 – перевод давления из мм. в мб.

 

Рисунок 1.1 - Станционный чашечный барометр СР (по А.П. Лосеву, 1994)

 

Барометры деформационные.

Их устройство построено на зависимости упругой деформации твердых тел от оказываемого на них давления. Основной частью здесь являются вакумированные мембранные коробки (барокоробки), блоки из них (бароблоки) и сильфоны.

Барокоробка – это спаянные по периметру круглые мембраны. Сильфон – тонкостенная гофрированная трубка, закрытая с обоих концов дисками. Изготавливаются они из стали, бронзы и их сплавов с другими металлами.

Барометр-анероид БАММ-1 (рис. 1.2). Барометры-анероиды широко применяют для измерений в полевых условиях, на судах, в авиации, так как габариты их не­большие, они просты в обращении и удобны при транспорти­ровке.

Для непрерывной регистрации давления применяется Барограф М-22А (рис. 1.3). При повышении атмосферного давления барокоробки сжимаются, – стрелка с пером идет вверх. Барограф размещен в пластмассовой капсуле. Чувствительный элемент его – блок барокоробок (3). Верхний конец бароблока с помощью упора и передаточной системы связан со стрелкой пера (2). Перо на ленте (1) чертит линию изменения давления.

 

Рисунок 1.2 – Барометр-анероид БАММ-1 (по А.П. Лосеву, 1994)

 

При повышении атмосферного давления барокоробки сжимаются и через рычажную систему поворачивают стрелку, перемещая ее вверх. При понижении атмосферного давления коробки расширяются под воздействием упругих сил, мембрана и стрелка перемещается вниз. Барограф устанавли-вается на отдельной площадке, укреплен-ной на капитальной стене вдали от ото-пительных прибо-ров. Бывают суточ-ные и недельные.

 

 

Рисунок 1.3 – Барограф М-22А (по А.П. Лосеву, 1994)

 

Ленты – горизонтальные линии образуют шкалу давления в мбарах, вертикальные – шкалу времени. Шкала давления от 960 до 1050 мб через каждые 2 мбара и оцифрованы через 10 мб. Шкала времени – в суточном – через 15 минут, в недельном – через 2 часа.

 

Задания к занятию

1. Перевести давление, выраженное в миллиметрах в миллибары.

722,5 мм =

721,9 мм =

723,0 мм =

715,4 мм =

725,1 мм =

737,7 мм =

 

2. Станция находится на широте 45°. По барометру отсчитано давление 720,0 мм, термометр показывает +20 °С. Инструментальная поправка барометра = +0,2 мм

Найти поправку барометра и определить исправленную величину давления.

Д = 720 мм t = 20°

Поправка на силу тяжести = 0,0 мм

Поправка приведения к 0° = -2,3

Определить общую поправку, мм

Уточнить величину давления в мм и мб

Уточнить величину давления при:

Д = 716,0 t = 12° попр (-1,4)

Д = 724,0 t = 17° попр (-2,0)

Д = 729,0 t = 25° попр (-3,2)

 

Вопросы.

1. Что понимается под атмосферным давлением?

2. Единицы измерения атмосферного давления?

3. Нормальное атмосферное давление?

4. Приборы для измерения атмосферного давления. Их строение, принцип действия?

5. Изменение атмосферного давления с высотой.