Мембраны и мембранные коробки чаще применяются для небольших разностей давления. Для более значительных разностей обычно применяют сильфонные манометры и трубчатые.

 

-Электрические манометры

(действие основано на свойствах отдельных веществ изменять свои электрические параметры под действием давления).

 

1. Пьезоэлектрические манометры.

Действие манометров этого тина основано на использовании пьезоэлектрического эффекта, наблюдаемого у ряда кристаллов (кварца, турмалина, титаната бария, сегнетовой соли и др.). Пьезоэлектрические манометры, использующие в качестве первичного преобразователя кварц (двуокись кремния SiO₂), нашли наибольшее практическое применение по сравнению с приборами, использующими другие кристаллы, благодаря существенным достоинствам кварца, который негигроскопичен, обладает большой механической прочностью, хорошими изоляционными качествами и независимостью пьезоэлектрических свойств от температуры сравнительно в широком интервале (20—400°С).

Если из кристалла кварца вырезать прямоугольную пластину с гранями, параллельными осям (срез Кюри) и подвергнуть ее сжатию (или растяжению) вдоль электрической оси, то на гранях, перпендикулярных этой оси, появятся электростатические заряды, равные по значению и противоположные по знаку.

Пьезокварцевые манометры, позволяющие измерять давление до 1000 кгс/см2 (100 МПа) и выше, широко применяются при измерении быстропеременных давлений. При этом чем быстрее протекает исследуемый процесс, тем достовернее данный метод. Практически

пьезоэлектрический эффект можно считать безынерционным и достаточно стабильным.

 

В корпусе преобразователя расположены две кварцевые пластины 2 и 4, которые обращены друг к другу сторонами одинаковой полярности. Эти стороны кварцевых пластин прилегают к металлической контактной пластине 3. Вторые стороны кварцевых пластин прилегают к металлическим опорам 1 и 5 и через них электрически замыкаются на корпус преобразователя. Металлические опоры вместе со столбиком из кварца зажимаются между металлической

плоской мембраной 9 и крышкой 6. Шарик, находящийся между крышкой 6 и верхней опорой, способствует равномерному распределению давления на поверхности кварца. Нижняя часть корпуса имеет штуцер 10 для соединения преобразователя с объектом измерения.

 

При измерении давления положительный заряд, появляющийся на гранях кварцевых пластин, отводится на корпус, а отрицательный заряд с граней пластин снимается контактной пластиной 3 и с помощью провода 8 подается на измерительное устройство. Втулка из янтаря, установленная в канале 7, изолирует провод от корпуса преобразователя.

 

Основные трудности измерения давления при помощи пьезопреобразователя вызываются электростатической природой зарядов.их малым значением, невозобновляемостью и тенденцией к быстрому стеканию через утечки.

 

 

2. Манометры сопротивления.

 

Действие манометров сопротивления основано на изменении электрического сопротивления веществ под действием внешнего избыточного давления. К числу таких веществ относятся полупроводники, платина, манганин, константан, вольфрам и ряд других металлов.

 

 На рис. показана схема манометра с преобразователем из манганиновой проволоки. В корпусе манометра 1 на двух металлических стержнях 3 смонтирован манганиновый резистор 2. Металлические стержни, являющиеся одновременно выводными проводниками, электрически изолированы от корпуса преобразователя. Крепление стержней осуществляется посредством гайки 4. Герметичность соединения гайки 4 с корпусом преобразователя

достигается уплотнением, состоящим из двух шайб и изоляционных прокладок. Ниппель 5 служит для присоединения преобразователя на месте его установки к объекту.Стержни в верхней своей части имеют зажимы, служащие для присоединения преобразователя к измерительному прибору. Для измерения сопротивления манганиновой катушки преобразователя обычно применяют мосты, а при точных измерениях — потенциометры. Пределы допускаемой основной погрешности манометра с манганиновым резистором не превышают ±1 %. При более тщательной градуировке прибора погрешность показаний может быть значительно уменьшена.

 

 

- Манометры с тензопреобразователем

Установлены мембраны, в которых размещены проволочные, формовые или полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется при деформации мембраны под действием давления.

САПФИР22, КРИОС (для криогенных температура)

 

Для САПФИР 22: Принцип действия преобразователя основан на реакции чувствительной мембраны, улавливающей изменение давления. Сила давления деформирует чувствительный элемент, что приводит к изменению сопротивления тензорезисторов. Данное изменение трансформируется в электрический сигнал, поступающий от тензопреобразователя в электронный преобразователь и далее в качестве унифицированного токового стандартного сигнала.

 

КРИОС – низкотемпературный аналог Сапфира 22. Легко поддается автоматиции, управлению.

 

Манометры с тензопреобразователями по быстродействию приближаются к пьезоэлектрическим манометрам.

САПФИР 22: В этих приборах для преобразования силового воздействия давления в электрический сигнал используется сапфировая мембрана с напыленными кремниевыми резисторами

Существуют два типа тензопреобразователей: давления (рис. 1, а) и силы (рис. 1, б).

Схемы преобразователя давления с тензопреобразователями и размещения тензорезисторов на поверхности мембраны.:

а — давления: 1 — тензопреобразователь; 2 2 — электронный блок; б — силы: 1,2 — мембраны; 3 — рычаг тензопреобразователя силы 4; 5 — электронный блок

Недостатком преобразователей этого типа особенно низкопредельных является значительный температурный коэффициент, составляющий около 0,1 %/°С.

-Термопарные манометры (тепловые)

 

Тепловые вакуумметры отличаются сравнительно узким диапазоном измерений при невысоких метрологических характеристиках. Так, вакуумметр термопарный 13-BT3-003 в диапазоне с верхним пределом измерения 3 кПа (22,5 мм рт. ст.) имеет допустимую погрешность от —40 до +60%, или абсолютное значение погрешности достигает 1,8 кПа (13,5 мм рт. ст.). Высокая погрешность не позволяет измерять давление с необходимой точностью, однако при точном поддержании тока, питающего нагреватель, можно обеспечить достаточно высокую стабильность показаний, что позволяет следить за изменениями давления в испытуемом объекте.

 

Из Студопедии: http://studopedia.ru/view_fizika.php?id=16

Принцип действия основан на зависимости теплопередачи газа от давления. Как известно, при давлениях близких к атмосферному, теплопроводность газа не зависит от давления. При низких давлениях, когда величина приближается к линейным размерам сосуда, понятие теплопроводности теряет смысл – и теплопередача зависит от давления.

Принципиальное устройство вакууметра
1-нить накала,2-термопара приварена к нити в точке А, 3 - источник питания нити, 4 - миллиамперметр для изме­рения тока накала нити; 5 -реостат для регулировки тока накала; 6 - милливольтметр для определения термо-ЭДС термопары; 7 - трубка, для присоединения к вакуумной системе.

 
Применение этого манометра ограничено со стороны высоких давлений, давлением соответствующем длине свободного пробега см, т.е. значит от давления около 1 торра до торр.