家ハウスプロジェクト気圧計は大気圧を測定する装置です。従来の大気圧測定方法大気圧測定器

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気圧計は大気圧を測定する装置です。従来の大気圧測定方法大気圧測定器

基本用語と測定単位

大気圧地面から大気の上端まで伸びる空気柱の単位当たりの圧力です。地球の表面.

圧力単位:

1 バール = 100 万ダイン/cm2。 1/1000 バール = 10 MB

SI システムでは、1Pa = 1N/m2 = 10-5 = 0.01 mb です。

実際の目的では、次の測定単位が使用されます。

1 hPa = 100 PA = 1 mb = 0.75 mmHg。

1mmHg = 1.33 hPa

t = 0°С、緯度 45°、海面における 760 mm の水銀柱の質量に相当する 1012 hPa の圧力を次のように呼びます。 通常の大気圧。

風によって地球の表面に対する空気の水平方向の動きと呼ばれます。風は速度と方向によって特徴付けられます。風速は m/s で測定されますが、km/h やポイントで測定されることはあまりありません。風向きは、風が吹いている地平線上の点の角または方位角によって決まります。風を測定するときは、8 つの主な方向が使用されます。

アネロイド気圧計 BAAM(図 6.1) – 測定に使用大気圧静止状態でも遠征状態でも。

アネロイドの受け部は厚肉の金属箱であり、その内部は空気が大量に排出されます。圧力が増加するとボックスは圧縮され、圧力が減少するとばねによって引き伸ばされます。これらの変化は、レバーとチェーンのシステムを使用して、0.5 mmHg で割られた円形のアネロイドスケールに沿って移動する指針に伝達されます。アネロイドの文字盤には、1℃の目盛りが付いた温度計があります。アネロイド機構全体がプラスチックのハウジングに収められています。

図 6.1 – アネロイド気圧計 BAMM

圧力測定気温の急激な変化がない場所で生産されています。指でガラスを軽くたたくと、スケールに対する矢印の端の位置から 10 分の 1 の精度 (0.1 mmHg または 0.1 hPa) で読み取りが行われます。最初にデバイスの温度計スケールで温度を測定することにより、測定値に温度補正が導入されます。

気圧計(図 6.2) は、大気圧の変化を継続的に記録するのに役立ちます。

気圧計はプラスチックケースに収められています。金属プラグがケースの下部フレームに取り付けられており、その上にデバイスの機構全体が取り付けられています。

デバイスの感知要素はバーブロックで、レバーシステムによってペンの矢印に接続されています。ブラケット内にヒンジを備えた可動ネジの位置は、上からはネジによって、下からはスラストスプリングによって調整されます。ボタンを押すことでバログラフテープにマークを付けることができます。

図 6.2 – 気圧グラフ

装置の設置から離れた気象観測所の別の棚で実施されます。暖房器具、窓の開口部や直射日光が当たる場所。

気圧テープの加工と取り付けサーモグラフィーと同じ方法で行われます。気圧テープは 2 mb ごとに水平等間隔で配置され、10 mb ごとにマークされます。垂直方向の時間スケールでは、隣接する円弧の間の区切りは、時計機構の毎日の巻き上げの場合は 15 分、毎週の巻き上げの場合は 2 時間です。

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バロメーター - それは何ですか? 気圧を測定する器械

2016 年 10 月 28 日

バロメーター、何ですか？気圧の変動を考慮するための装置です。私たちの惑星の表層の厚さは数十キロメートルです。その中の混合ガスの濃度は質量が小さいという特徴がありますが、そのような大量の場合、表面に大きな負荷がかかります。実際、人はこの要因の影響に適応しているため、それを感じることはめったにありません。ただし、この値は非常に現実的に測定できます。

最も単純なデバイスの動作原理

大気圧 (BP) を測定するための最も単純な装置は、薄壁のガラス管と水銀充填材で構成される単純な装置です。の一つ標準サイズそのような装置：厚さ1ミリメートル、長さ100センチメートルの管。

閉じた端を上に、開いた部分を下にして容器を回転させると、一定量の水銀が除去され、一定量が内部に残ります。コンテンツ液体金属内外圧力が安定するまで減少します。

アネロイドと水銀装置

アネロイド気圧計、何ですか？原則として、この装置の動作では、空気がポンプで送り出される波状の壁を持つ丸い金属ケースを通る振動が考慮されています。

ボックスの弾性側壁は、圧力が増加すると曲がり、圧力が減少すると膨らみます。作業室は特別な機構によって矢印に接続されています。大気圧の量を水銀柱ミリメートル単位の目盛りで示します。

大気圧を測定する装置は、水銀が満たされた U 字型の湾曲したガラス製フラスコです。測定値は、フラスコの拡大部分と小さな部分の内容物の違いによって決まります。

気圧計を使用して、血圧の変化が動作中のドラム型ユニットにあるテープに記録されます。測定値はミリメートル (mmHg) またはミリバール (mbar) で記録されます。

気圧計

以下は気圧グラフです。質問 - 気圧計、この構成では何ですか、あなたは答えることができます - それは大気圧を常に記録するためのレコーダーユニットです。その作用は血圧の変動に基づいています。その結果、変形がシステムによってデバイスに伝達されます。測定値が増加すると、ボックスが圧縮され、ペン付きのレバーが上がり、圧力が減少すると、制御バネの作用によりチャンバーが広くなり、レコーダーはより低い線を描きます。固定圧力測定値は特別な目盛で減算されます。紙テープ、回転ドラム上に配置されます。

測定値の精度に影響を与える温度変動を排除するために、デバイスにはバイメタルコンデンサが取り付けられています。デバイスが離れた場所に設置されている暖房器具から保護する必要があります直接的な影響太陽の光。巻き上げ機構は 1 日または 1 週間用に設計されています。

使用上の特徴

気圧の測定値は変化を考慮して記録されます気候条件 V さまざまな地域、空気圧は一定の量ではないため、次の理由から知られています。学校の授業自然史。

暖かく風のない良い天気では、壁または卓上の気圧計は高い値を示します。したがって、データが減少した場合は、近い将来に寒波または降水が予想されます。

家の中に設置されたデバイスは、フェンス、壁、フェンスによって制限されない空間内とまったく同じように機能します。同じ建物の 9 階では圧力が低く、下層階よりも圧力が高くなるため、建物の高さによって装置の測定値がわずかに変化します。

身長適応

上昇が高くなるほど、大気圧は低くなります。識別されたパターンは、飛行高度を決定する航空計器に使用されます。このような装置は高度計と呼ばれます。

もちろん、完全に完璧ではなかった最初の機器の結果は、気象要因によって大きく異なりました。これは、悪天候条件が気圧の低下を伴い、したがって機器の測定値が実際のレベルよりも客観的に大きいデータを表示したためです。正しい読み取り値を取得するには、送信パラメータを調整する必要があります。最新の高度計の動作原理は異なります。高度の測定に大気圧は使用されません。

使い方？

気圧計付きの時計やその他のタイプの装置は、目盛りのある円形または楕円形の目盛りが付いた指針計器です。測定値は水銀柱ミリメートル単位で取得されます。

750-760 mm Hgの値で。美術。将来的には、散歩、自然への旅行、またはダーチャを妨げない素晴らしい晴れた日が予想されます。気圧が 750 度を下回ると、さらに気圧が下がる可能性があり、悪天候や突然の寒波、大雨が予想されます。

血圧を監視することは、苦しんでいる人にとって非常に重要です高血圧血。この指標の重大な変化の期間中、そのような人々は健康状態を悪化させやすいです。適時に薬を服用し、パフォーマンスと健康を維持するために、天候の変化に関する情報は重要です。

現代の標本

現在ではカップ式やサイフォン式の気圧計が多く使われています。補正スケールを備えた固定装置では、大気圧はガラス容器内の水銀の位置から直接計算されます。

遠征用の標本では、観察を開始する前に、調整ネジを使用してボウル内の水銀レベルをゼロに調整します。サイフォンカップ装置では、血圧値は長尺と長尺の柱の高さの違いによって測定されます。空き地。このようなデバイスは、100 分の 5 の精度で測定値を取得します。列の 10 分の 1 を決定するには、可動金属テンプレートが使用されます。

得られた大気圧の数値結果は、特別な表に従って摂氏 0 度に換算されます。測定値の温度調整は非常に重要になる場合があります。気圧計の種類に関わらず、熱源（ストーブ、ヒーター、直火など）から離して設置してください。太陽への曝露)、またドアや窓の開口部からも離れた場所に設置してください。

特徴

当該デバイスは、便利でコンパクトな設計で使用できます。たとえば、気圧計付きの時計には次の機能があります。

50〜100メートルまでの水に対する不浸透性。
耐衝撃性と機械的ストレス、これは漁師、狩猟者、極端なレクリエーションの愛好家にとって重要です。
気圧計を使用すると、気圧や天気全般の変化を予測できます。
さらに、時計には温度計、バックライト、コンパス、さらにはナビゲーターを装備することができるため、不慣れな場所での滞在がはるかに簡単になります。

「バロメーター、何ですか？」という質問には、私たちは間違いなく答えます - この装置は旅行者、漁師、狩猟者、船員にとって特に重要です。しかも、この事は、家庭用これは、心血管系や神経系の病気を持つ人々にとって重要な、天候の変動を非常に正確に予測することができます。

高さ 10 km の気柱の重さが地表単位に作用する力を大気圧といいます。 SI システムでは、圧力の単位はパスカル (Pa) です。

ただし、1 Pa は非常に小さい圧力値であるため、大気圧を測定する場合は、kPa = 1000 Pa と MPa = 10 6 Pa = 1000 kPa という複数の単位が使用されます。

パスカルに加えて、大気圧の測定には非システム単位 (水銀柱 (水) 柱ミリメートルおよびバール) も使用されます。

1 bar = 101.3 kPa = 760 mm。 RT。美術。、

これはまさに海面における大気圧の値です。

気圧を測定する装置を気圧計といいます。最も一般的なタイプは金属アネロイド気圧計で、その設計を図に示します。 1.2. アネロイドは円筒形のチャンバーをベースとしています。に、そこから空気が送り出されています。チャンバーは薄い波形（波形）膜で密閉されています。 M。大気圧によってメンブレンが平らになるのを防ぐために、トラクションを利用します。 Tスプリングに接続されている P、デバイスの本体に固定されます。矢印の下端はバネにヒンジで固定されていますと、軸の周りを回転できます について。計器の読み取り値を測定するにはスケールが使用されます。シュ。大気圧が変化すると、膜が内側または外側に曲がり、目盛に沿って針を動かし、圧力値を示します（アネロイド気圧計の目盛は、水銀気圧計の測定値を使用して校正および検証されます）。

米。 1.2 – 回路図アネロイド気圧計

アネロイドは非常に使いやすく、耐久性があり、小型ですが、水銀気圧計よりも精度が劣ります。外観アネロイド気圧計を図に示します。 1.3.

圧力を測定する装置はと呼ばれます 圧力計。圧力計は次のことができます。 サイフォンまたは カップ状の種類

サイフォン式圧力計は、U 字型のガラス管に水または水銀が満たされたものです (図 2.1)。

圧力計の一方の端は密閉されており、空気へのアクセスがありません。～に接続された開放端大気。チューブの 2 つの曲がり部分の液体レベルの差は、圧力単位で校正されます。

カップ型圧力計には垂直なガラス管が入っており、上部が密閉され液体で満たされています（図 2.2）。

チューブの下端は、部分的に液体で満たされたリザーバーに浸されます。チューブ内の液柱によって生成される圧力は、大気圧によってバランスが保たれます。高い正確性カップ式圧力計測定（0.1mmHg）アネロイド気圧計や高度計の標準器としてご使用いただけます。

米。 2.1. サイフォン式圧力計

米。 2.2.

水銀気圧計カップ型圧力計の代表例です。水銀気圧計で測定される大気圧は次のようになります。

ここで、は水銀の密度、13600 kg/m3 です。 g- 自由落下加速度、m/s2; はー水銀柱の高さ、m。

水銀圧力計の外観を図に示します。 2.3.

気圧計には、水銀が満たされたガラス管が含まれており、水銀の貯留層に浸されています。

リザーバー内の水銀レベルは、コーンボーンを使用して制御されます。

水銀圧力計は高感度が特徴です。水銀気圧計の圧力測定精度は0.1hPaです。欠点は水銀の毒性です。

2007 年 6 月 5 日の欧州連合指令に従って、水銀の販売制限が採用され、ヨーロッパにおける新しい水銀気圧計の製造は事実上停止されました。

2 つの薄い (厚さ 0.2 mm) 金属波形膜からなるアネロイドカプセルが含まれています (図 2.4)。カプセルの中央では、空気がポンプで排出されるか (圧力は 10-2 hPa)、カプセルは 65 mbar の圧力の不活性ガスで満たされます。

アネロイド気圧計の利点はそのコンパクトさですが、機械的強度、輸送の可能性。これらのデバイスは、アネロイドカプセルの機械的な動きを電気信号に簡単に変換できるため、自動圧力測定システムで使用できます。アネロイド気圧計の欠点は、水銀気圧計よりも測定精度が低いことです。

米。 2.3. 水銀圧力計

米。 2.4.

ブルドン管これは平らで歪んだ管で、大気圧が変化すると真っ直ぐになります（図 2.5）。

この楕円形の断面チューブはひずみ型の感応素子です。チューブの一端は圧力を記録して測定するために開いており、もう一端は体にしっかりと取り付けられています。

管状バネの変形による圧力測定は、1849 年にフランスの時計技師ユージンブルドンによって特許が取得され、その名前にちなんでこの管が名付けられました。

ブルドン管は 10-2 torr (約 1 Pa) を超える圧力の測定に使用され、測定精度は ± 2% です。

米。 2.5. ブルドン管

気圧の自動測定方法

気圧を継続的に記録するために使用される機器。これは、自己記録矢印に接続されたアネロイドボックスの列で構成されています (図 2.6)。

米。 2.6.

各アネロイドカプセルは、2 つの薄い (厚さ 0.2 mm) 金属波形膜で構成されています。カプセル内の気圧は 10"2 hPa です。場合によっては、カプセルには 65 mbar の不活性ガスが充填されています。最新の装置ではカプセルの数が 14 に達することもあります。膜は、圧力により緊張した状態にあります。波形表面とスプリングの作用。

張られた弦の固有振動数は張力とともに増加することが知られています。数学的には、弦の共振周波数と弦の張力との関係は次の式で決まります。

どこ F-主要共鳴周波数文字列、Hz; L- 文字列の長さ、m; Г 弦張力、Η; μ - 紐の単位長さあたりの質量、kg/m。

変動圧力の影響下でのこのような装置のダイヤフラム1の機械的動きは、ワイヤ4に接続された磁石Cの動きにより、インダクタ2の電磁振動に変換されます。電磁振動は記録システム5によって記録されます（図2.7）。。このタイプのセンサーには、タングステン、インジウム、高弾性鋼、およびエリンバーなどの合金が使用されます。

米。 2.7.

これらのセンサーの 1 つの設計を図に示します。 2.8. ダイアフラムにかかる圧力を高めると、ワイヤーにかかる張力が減少し、共振周波数の低下につながります。

米。 2.8.

スパッタリングされた金属または石英で作られた薄いダイヤフラムで構成されています。金属表面。ダイヤフラムは金属表面を持つ 2 つのコンデンサを形成し、さらに 2 つのコンデンサ C1 および C2 とともに電気ブリッジを形成します (図 2.9)。

米。 2.9. 静電容量式圧力センサー

ダイアフラムは、一方の側で大気圧を受け、もう一方の側でサポート圧力を受けます。外部圧力の変化によりダイヤフラムが曲がり、それに応じてダイヤフラムとダイヤフラムの両側にあるプレートによって形成されるコンデンサの静電容量が変化します。このような容量の変化 (初期容量の数パーセントに達する可能性があります) は、記録システム信号の周波数の変化につながり、そのスケールは圧力単位で段階的に変化します。

静電容量式圧力センサーは、高感度、小型サイズ、および最大 250 °C の温度で測定値を提供できるという特徴があります。

この装置の製作が可能になったのは、現代のテクノロジー、二酸化ケイ素の層によって互いに接続された 2 つのケイ素合金ウェーハで構成されます (図 2.10)。

シリコン合金はコンデンサープレートとして機能し、二酸化シリコンの厚さ、したがってコンデンサーの静電容量は加えられる大気圧に依存します。

コンデンサCの静電容量は距離に依存します dプレート間の圧力 ()、これは大気圧に依存します。

米。 2.10.

Vaisala (フィンランド) の気圧センサー PTB210 による圧力測定範囲 - 500 ～ 1100 hPa。温度範囲は-40℃から+60℃まで。全体の精度 ± 0.15 - 0.35 hPa; 重量110g、寸法122mm。

圧電式圧力センサー。一定の方向に圧縮したり伸ばしたりすると、何もない状態でも電気分極が起こる結晶性の物質。電界、と呼ばれます P " エゾエレクトリカムイ。機械的変形の影響下で圧電体の表面に電荷が現れる現象を、 直接的な圧電効果、電場の影響下での機械的変形の出現 - 逆圧電効果。圧電体には、水晶、リン酸二水素アンモニウム (ADP)、硫酸リチウム、ロッシェル塩、チタン酸バリウムなどが含まれます。

チャージ金額 q結晶の表面に現れる、次の式で決まります。

どこ F- 結晶に加えられる力、N; R -圧力、N/m2; S- 結晶表面積、m2; k- 圧電定数、C/N。

圧電効果により結晶の表面で測定される電圧は次のように定義されます。

ここで、U -電圧、V; v は水晶の感度、V-m/N です。 d-結晶の厚さ、m; R圧力、N/m2。

例

クリウム結晶の厚さは 0.25 cm で、結晶の感度が 0.055 V m N-1 の場合、345 N/m2 の圧力の作用によって結晶の表面に生じる応力を求めます。

解決

方程式 (2.4) を使用すると、次が得られます。

制御タスク

345 N/m2 の圧力下で、面積 1 cm2 の結晶が電荷 Cl を生成する場合の水晶の圧電定数を決定します。

答え：

スキーム圧電センサー圧力を図に示します。 2.11。

米。 2.11。

圧電センサーの利点は、そのコンパクトさ、機械的負荷に対する電気信号の線形依存性、および広い温度範囲 (最大 1000 °C) にわたって高い安定性を備えていることです。

周囲の物体の気圧を測定する装置である気圧計は、17 世紀にイタリアの傑出した科学者 E. トリチェリによって発明されました。元々は模様の入ったガラス管のように見え、内部には水銀が満たされていました。研究当時、水銀柱の高さは 760 mm でしたが、現在ではこの指標がそのレベルであると考えられています。常圧、圧力が増加するか、逆に減少するかを判断するために使用されます。このタイプの装置は精度が高いため、現在さまざまな気象観測所や科学研究所で使用されています。

2世紀の時を経て、大量の優れたドイツの科学者ヤコブ・ライプニッツの開発を用いてテストを行い、フランスのエンジニア兼発明家であるルシアン・ヴィディは、彼の「発案」である、より安全な改良型アネロイド気圧計（ギリシャ語の「アネロス」に由来し、「湿気のない」）を世界に示しました。使いやすく、さらに軽量になりました。

今日、そのような品種があります。

液体気圧計;
水星;
アネロイド気圧計;
電子。

バロメーターの仕組み

外部的に液体気圧計静水圧の法則に従って連絡容器のように相互作用するガラス管の形状をしています。それらには水銀またはその他の軽量液体 (グリセリン、油) が充填されています。

カップバロメーター

カップ - 閉じた端を持つガラス管とカップの圧力測定値は、カップのレベルから始まり上部メニスカスのマークで終わる液柱の高さを測定することによって決定されます。

サイフォン気圧計

サイフォン - 長い端が閉じた管、サイフォンカップ - 2 本の管、1 つはインチオープンフォーム、もう一方は密閉 + カップ内にあり、それらでは、空気圧の測定値は、最初のチューブと 2 番目のチューブ内の液柱のレベルの差を測定することによって決定されます。

水銀気圧計

水銀気圧計は一対の連通容器で、内部には水銀があり、長さ約 90 cm の 1 本のガラス管の上部は閉じられており、そこには空気がありません。圧力の変化に応じて、水銀はガラス管内の空気の影響で上昇または下降し、小さな浮きが水銀の塊の動きを示し、そのレベルをミリメートル単位で示すマークで止まります。標準は 760 mm Hg の水銀です。芸術、この値を超える測定値は圧力が増加するプロセスを示し、以下の値は圧力が減少することを示します。水銀は危険な有毒物質であり、気圧計の設計は非常に複雑であり、慎重な取り扱いが必要であるため、このタイプの気圧計は日常生活では実際には使用されません。したがって、それらは以下の分野でのみ広く使用されています。実験室の条件、データ送信の絶対的な精度が重要であるさまざまな科学気象観測所や産業界で使用されます。

古典的なアネロイド気圧計

(1 - 本体。 2 - 波形の中空金属ボックス; 3 - ガラス。 4 - スケール。 5-金属板バネ。 6 - スパイラルスプリング。 7 - スレッド。 8 - 伝達機構。 9 - ポインタ矢印)

液体を含まない機械式アネロイド気圧計の動作システムは、金属に作用する空気圧の原理に基づいています。装置の中央には薄い波形金属壁を備えた箱があり、空気の力で壁が圧縮または解放され、レバーが一方向または別の方向に矢印を回転させます。壁掛けタイプと卓上タイプがあり、非常に便利で実用的であるため、家庭、オフィス、さまざまな施設で非常によく使用されています。