LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

1

Ćwiczenie

M_4

INSTRUKCJA

Temat ćwiczenia: Pomiar ciśnienia

Opracowanie: dr hab. inż. Ryszard Dindorf, prof. AGH

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z przyrządami i metodami stosowanymi przy pomiarach
ciśnienia w urządzeniach technicznych. Omówione zostaną zagadnienia pomiaru ciśnienia,
działania manometru sprężynowego i piezorezystancyjnego czujnika ciśnienia oraz wzorcowanie
(kalibracja) manometrów.

Podstawowe pojęcia

Jednym z podstawowych parametrów określających stan płynów (cieczy i gazów) jest ciśnienie.
Pomiar ciśnienia jest elementem składowym prawie wszystkich pomiarów występujących w
praktyce inżynierskiej i urządzeniach technicznych.
Ciśnienie jest wywierane na ciała stałe i płyny w kierunku prostopadłym do ich powierzchni. W
ogólnym przypadku ciśnienie p (parametr skalarny) jest definiowane jako granica stosunku siły
normalnej F

n

do pola powierzchni A, gdy wartość pola powierzchni dąży do zera:

A

F

A

F

p

n

n

A

lim

0

(1)

gdzie: F

n

– składowa siły prostopadła do powierzchni,

A – pole powierzchni.

W przypadku, gdy siła F

n

= F rozłożona jest równomiernie na powierzchni, wówczas ciśnienie

statyczne określa się wzorem:

A

F

p

(2)

Ciśnienie wywierane przez słup powietrza atmosferycznego nosi nazwę ciśnienia atmosferycznego
lub barometrycznego. Stosowane są różne oznaczenia cieśnienia atmosferycznego: p

atm

, p

a

lub p

b

.

Wartość mierzonego ciśnienia zależy od przyjętego poziomu odniesienia. Ciśnienie zmierzone
względem próżni jest nazywane ciśnieniem absolutnym lub bezwzględnym i najczęściej jest
oznaczane przez p

abs

.

Ciśnienie manometryczne p

m

wynika z różnicy ciśnienia absolutnego p

abs

i ciśnienia otoczenia,

którym najczęściej jest ciśnienie atmosferyczne p

atm

wskazywane przez barometr. Ciśnienie

manometryczne przyjmuje wartości większe od ciśnienia atmosferycznego, wówczas mówi się o
nadciśnieniu:

p

p

p

atm

abs

m

(3)

Podciśnienie jest różnicą między ciśnieniem atmosferycznym p

atm

a ciśnieniem absolutnym p

abs

w

przypadku, gdy jest ono mniejsze od atmosferycznego.

p

p

p

abs

atm

p

(4)

Wzajemne zależności między omówionymi ciśnieniami przedstawiono na rys.1.

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

2

Rys. 1. Zależności między ciśnieniami

Ciśnienie całkowite strumienia przepływającego płynu określa się wzorem:

p

p

p

p

d

s

h

c

(5)

gdzie: p

s

– ciśnienie statyczne, ciśnienie płynu w spoczynku.

p

d

– ciśnienie dynamiczne, ciśnienie w przypadku przepływów ustalonych,

2

v

2

p

d

(6)

– gęstość płyny, v – prędkość płynu,

p

h

– ciśnienie hydrostatyczne, ciśnienie wywierane przez słup płynu (cieczy, gazu),

h

h

g

p

h

(7)

g – przyspieszenie grawitacyjne, h – wysokość słupa płynu, γ – ciężar właściwy płynu.

W układzie międzynarodowym jednostek miar SI podstawową jednostką ciśnienia jest paskal.
Jeden paskal jest to ciśnienie p, które wywiera siła F o 1N działająca równomiernie na
powierzchnie A o polu 1m

2

.

Ponieważ paskal jest jednostką ciśnienia bardzo małą, np. ciśnienie barometryczne wyraża się
liczbą około 10

5

Pa, stąd w technice używa się wielokrotności tej jednostki: hektopaskal

(1 hPa = 10

2

Pa), kilopaskal (1 kPa = 10

3

Pa) oraz magapaskal (l MPa = 10

6

Pa).

Równoważne jednostki ciśnienia zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Równoważne jednostki ciśnienia

Jedn.

at

mmHg

mmH

2

O

mbar

bar

MPa

Pa

at

1

736

10

4

980,665

0,9807

9,807 10

-2

9,807 10

4

mmHg

1,36 10

-3

1

13,6

1,33322 1,333 10

-3

1,333 10

-4

133,3

mmH

2

O

10

-4

7,36 10

-2

1

0,09807

9,81 10

-5

9,81 10

-6

9,81

mbar

1,02 10

-3

0,750062

10,197

1

0,001

10

-4

100

bar

1,0197

750,06

1,02 10

4

10

3

1

0,1

10

5

MPa

1,02

7500

1,02 10

5

10

4

10

1

10

6

Pa

1,02 10

-5

7,5 10

-3

0,102

10

-2

10

-5

10

-6

1

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

3

Ciśnieniomierze – przyrządy do pomiaru ciśnienia

W zależności od przyjętego ciśnienia odniesienia (patrz rys. 1) wyróżniamy następujące rodzaje
ciśnieniomierzy:
absolutne – do pomiaru ciśnienia absolutnego,
różnicowe – do pomiaru różnicy ciśnienia,
manometry – do pomiaru nadciśnienia,
wakuometry – do pomiaru podciśnienia,
manowakuometry – do pomiaru nadciśnienia i podciśnienia,
Barometry
a) rtęciowe: lewarowy, naczyniowy stacyjny, naczyniowy Fortina
b) sprężynowe
Manometry sprężynowe
Zasada działania manometrów sprężynowych polega na wykorzystaniu do pomiaru ciśnienia
sprężystych odkształceń elementów różnego rodzaju (sprężyna, rurka, membrana – przepona,
mieszek). W zależności od kształtu elementu sprężystego manometry sprężynowe dzielą się na:
a) manometry cieczowe,
b) manometry przeponowe,
c) manometry mieszkowe,
d) puszkowe.
Manometry obciążeniowe
a) tłokowe
– ze stałym obciążeniowe
– z zmiennym obciążeniem
b) dzwonowe
c) z pierścieniem uchylnym.
Manometry cieczowe (hydrostatyczne)
a) jednoramienne
b) dwuramienne, U-rurka
c) naczyniowe
d) z rurka pochyłą
c) waga pierścieniowa
Zasada działania manometrów cieczowych (hydrostatycznych) oparta jest na równoważeniu
mierzonego ciśnienia ciśnieniem hydrostatycznym słupa cieczy. Ciecze manometryczne powinny
odznaczać się: małą lepkością, małą rozszerzalnością cieplną, małą lotnością oraz małą
higroskopijnością.
Przetworniki ciśnienia
a) pneumatyczne: strumieniowe, kaskadowe
b) elektryczne: pojemnościowe, indukcyjne, tensometryczne
c) piezoelektryczne
d) krzemowe
e) rezonansowy
f) polarymetryczne
g) fluoroscencyjne
Sprawdzaniem nazywa się czynność porównania wskazań przyrządu pomiarowego z przyrządem
wzorcowym w celu skontrolowania przyrządu i ewentualnego wprowadzenia poprawek.
Wzorcowanie (kalibracja) manometru polega na wyznaczaniu charakterystyki, czyli zależności
wskazań przyrządu od rzeczywistej (wzorcowej) wartości ciśnienia lub zależności odchyłki
wskazań przyrządu (w stosunku do przyrządu wzorcowego) od jego podziałki.
Cechowaniem określa się operację umieszczania na narzędziu pomiarowym oznaczeń
stwierdzających jego zgodność z wymaganiami technicznymi, normami lub przepisami
legalizacyjnymi.

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

4

Wzorcowanie manometrów sprężynowych

W wyniku zachodzących procesów starzenia, wskazania manometrów sprężystych różnią się nieraz
bardzo znacznie od rzeczywistej wartości mierzonego ciśnienia. Przyczyną tego jest histereza
odkształceń sprężystych czujnika oraz zużycie mechanizmu przekazywania impulsu ciśnienia. Do
wzorcowania i sprawdzania manometrów stosuje się wzorcowe manometry sprężynowe,
obciążnikowo-tłokowe lub przetworniki ciśnienia o wyższej klasie. Ogólne zasady sprawdzania i
wzorcowania manometrów sprężystych przedstawiają się następująco: przyrządy, badany i
wzorcowy, ustawia się w położeniu normalnym i sprawdza czy wskaźniki (wskazówka) są w
położeniu zerowym. Następnie oba przyrządy przyłącza się równolegle do zbiornika, w którym
przy pomocy pompy ciśnieniowej, sprężarki lub w przypadku próżniomierza - pompy próżniowej,
wytwarza się ciśnienie wyrażające się całkowitą ilością działek na manometrze badanym lub
wzorcowym. Wskazania przyrządu sprawdza się w całym obszarze jego podziałki w takiej ilości
punktów, jaka jest określona normą dla danego typu przyrządu. W wielu przypadkach zaliczanie
manometrów do tej lub innej klasy dokładności zależy prawie wyłącznie od wartości liczbowej
opóźnienia sprężystego. Stąd też manometry sprężynowe sprawdza się dla ciśnień rosnących i
malejących po odpowiednim przetrzymaniu przyrządu przy najwyższym ciśnieniu oznaczonym na
podziałce. Ze względu na istnienie tarcia i luzów w mechanizmie przekładni manometrów
sprężynowych niezbędne jest każdorazowe opukanie przyrządu.
Podstawowe przyczyny błędów pomiaru ciśnienia za pomocą manometru:
1. Zmiany temperatury czujnika pomiarowego – wartość błędu temperaturowego odejmuje się od
wartości ciśnienia odczytanego na skali manometru.
2. Manometr nie zachowuje dokładności wskazania zerowego, tj. przy doprowadzeniu do elementu
sprężystego ciśnienia równego ciśnieniu odniesienia, którym może być np. ciśnienie atmosferyczne,
koniec wskazówki nie pokrywa się z zerową kreską podziałki.
3. Tarcie i luzy w mechanicznym układzie przenoszenia odkształcenia czujnika – błąd tarciowy
(tzn. wynikający z tarcia) jest to różnica wskazań dla tej samej wartości ciśnienia przed i po lekkim
opukaniu manometru.
4. Dokładność pomiaru manometru zależy od wielkości luzu podczas jego rozruchu, określa się go
jako najmniejsza wartość ciśnienia, przy której wskazówka zaczyna odchylać się od położenia
zerowego
Manometr wzorcowy lub manometr kontrolny podlegają legalizacji i powinny być co najmniej o 2
klasy dokładniejsze od manometrów wzorcowanych. Wynik wzorcowania opisuje się zależnością w
postaci tabelarycznej, wykreślnej lub analitycznej, według wzoru:

)

( p

f

p

cw

m w

(8)

gdzie: p

mw

– ciśnienie odczytane z manometru wzorcowanego,

p

cw

– ciśnienie odczytane z czujnika wzorcowego,

Manometr wzorcowany spełnia stawiane mu wymagań, jeśli spełniony jest jeden z poniższych
warunków:
1. Różnica wskazań manometru badanego i czujnika wzorcowego w dowolnym miejscu skali jest

mniejsza od odchyłki wynikającej z klasy dokładności manometru badanego (zarówno dla
ciśnień rosnących, jak i malejących):

p

p

gr

(9)

gdzie:

p

p

p

cw

mw

– różnica wskazań manometru wzorcowanego i wzorcowego,

p

gr

– błąd charakterystyczny (graniczny) manometru wzorcowanego, wynikający z jego

klasy dokładności i zakresu pomiarowego:

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

5

100

min

max

p

p

p

gr

(10)

– klasa dokładności manometru,

p

p

min

max

– zakres wskazań manometru.

2. Histereza pomiarowa, tj. różnica wskazań manometru wzorcowanego, odpowiadających tej samej

poprawnej wartości ciśnienia, uzyskanej przy ciśnieniu wzrastającym i przy ciśnieniu
malejącym, jest mniejsza od błędu granicznego manometru badanego:

p

p

gr

hist

(11)

gdzie:

p

p

p

ros

mal

hist

– histereza pomiarowa (błąd histerezy),

p

m al

– ciśnienie odczytane z manometru wzorcowanego przy ciśnieniu malejącym,

p

ros

– ciśnienie odczytane z manometru wzorcowanego przy ciśnieniu wzrastającym.

Błąd wskazań manometru nie powinien przekraczać wartości dopuszczalnej (granicznej) p

gr

wynikającej z jego klasy niedokładności.
Zjawisko histerezy elementu sprężystego, czyli opóźnienie sprężyste powoduje, że element
sprężysty nie nadąża za zmianami ciśnienia. Wskutek tego wskazania manometru są opóźnione w
stosunku do zmian ciśnienia mierzonego, tzn., że podczas wzrostu ciśnienia manometr wskazuje za
mało, a podczas spadku ciśnienia za dużo.
Klasa manometru
Sposób wyznaczania klasy manometru jest następujący: porównuje się wskazania manometru
badanego (tj. tego, którego klasa ma być wyznaczona) ze wskazaniami manometru wzorcowego w
całym jego zakresie, dla ciśnienia rosnącego i malejącego.
Klasa manometru jest to liczba normalna obliczana ze wzoru:

%

100

min

max

max

max

p

p

p

(5)

gdzie:

p

max

– maksymalny błąd bezwzględny.

Największa z wartości błędów Δp lub Δp

hist

stanowi Δp

max

– maksymalny błąd bezwzględny.

Zgodnie z Polskimi Normami klasy dokładności urządzeń ustala się wybierając oznaczenie z ciągu
liczb w [%]:
a) 0,010; 0,016; 0,025; 0,04; 0,06; 0,10; 0,16; 0,25; 0,40; 0,60; 1,0; 1,6; 2,5;
b) 0,15; 0,02; 0,05; 0,15; 0,2; 0,5; 1,5; 2,0.

Przetworniki (czujniki) ciśnienia

Czujniki ciśnienia znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie należy mierzyć ciśnienie
bezwzględne (absolutne), względne (różnicowe), nadciśnienie W przetworniku (czujniku)
cieśnienia jest realizowany proces przetwarzania sygnału pomiarowego – zamiany jednego sygnału
na inny mu równoważny, w celu dogodnego wykorzystania informacji zawartej w sygnale. Sposób
przetwarzania sygnału pomiarowego dzieli się ze względu na rodzaj sygnału; wartości sygnał;
formy sygnału. Przetworniki pomiarowe składa się z kilku przetworników prostych (rys. 2).

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

6

Rys 2. Schemat przetwornik (czujnika) pomiarowego ciśnienia

Pod pojęciem przetwornika (pomiarowego) standaryzującego rozumiemy przetwornik posiadający
znormalizowany sygnał wyjściowy. Standardowe sygnały wyjściowe analogowe (wyjścia
regulacyjne) mogą by:
prądowe: 0 5 [mA], 0 10 [mA], -5 5 [mA], 1 5[mA], 2 10 [mA], 0 20 [mA], 4 20 [mA],
napięciowe: 0 10 [mV], 0 50 [mV], 0 100 [mV], 0 1 [V], 0 5 [V], 0 0 [V], -10 10 [V],
1 5 [V], 2 10 [V], 4 20 [V].
W aparaturze kontrolno pomiarowej występuj ponadto wyjścia transmisyjne
częstotliwościowe: 0 – 10 [kHz],
impulsowe: 0 – 5V standard TTL,
cyfrowe (interfejs): RS 232C, RS 485, RS 422A (kodASCII) (9600 bps)

Manometry sprężynowe

Manometry sprężynowe rurkowe, zwane też ciśnieniomierzami ze sprężyną rurkową składają się z
wygiętej w łuk lub wielu zwojów rurki, zwanej od nazwiska konstruktora rurką Bourdona. Jeden
koniec rurki jest zamocowany do obudowy i przez niego doprowadza się do rurki ciśnienie, drugi
zamknięty koniec połączony jest z układem wskazującym ciśnienie wykonanym zazwyczaj jako
układ przekładni. Rurka pełni jednocześnie rolę sprężyny powrotnej. W wygiętej rurce ciśnienie
wywiera większy nacisk na powierzchnię zewnętrzną łuku rurki niż na powierzchnię wewnętrzną
łuku, co powoduje, że rurka prostuje się nieco pod wpływem wzrostu ciśnienia. Zmiana wygięcia
powoduje zmianę położenia zamkniętego końca połączonego ze wskazówką. Manometry z rurką
Bourdona są obecnie najczęściej stosowanymi manometrami (rys.3).

Rys. 3. Schemat działania i budowa manometru sprężynowego z rurką Bourdona: 1 – koło zębate

sprzężone z wskazówką (6), 2 – dźwignia zębata, 3 – oś obrotu dźwigni zębatej (2),
4 – cięgno, 5 – sprężysta rurka wychylająca się pod wpływem ciśnienia, 6 – wskazówka
manometru, 7 – część chwytowa do wkręcenia manometru w gniazdo montażowe, 8 – gwint
zewnętrzny do montażu

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

7

Stanowisko pomiarowe

Schemat stanowiska pomiarowego do wzorcowania manometrów sprężynowych przedstawiono na
rys.4. Jest to stanowisko pneumatyczne składające się ze źródła zasilania 1 (kompresor
samochodowy, pompka nożna lub ręczna) podłączonego za pomocą wentyla 2 (zaworu kół
pneumatycznych) do układu pneumatycznego. Układ pneumatyczny składa się ze zbiornika, do
którego przyłączone są ciśnieniomierze: manometr wzorcowany 4 i czujnik wzorcowy 5. Zbiornik
napełniany jest ze źródła zasilania 1 po otwarciu zaworu odcinającego 8, a opróżniany po otwarciu
zaworu 7 przez dyszę wylotową 6 o średnicy 1mm (dysza 6 ogranicza prędkości wypływu
powietrza). Zawór odcinający 8 po napełnieniu zbiornika zamykany jest dla zabezpieczenia układu
przed wyciekiem powietrza. Elementu układu pneumatycznego połączone są przewodami
elastycznymi o średnicy 6 i 8 mm oraz złączkami (dwa oddzielne trójniki).

Rys. 4. Schemat pneumatycznego stanowiska pomiarowego: 1 – źródło zasilania sprężonego

powietrza, 2 – wentyl, 3 – zbiornik, 4 – manometr wzorcowany, 5 – czujnik wzorcowy,
6 – dysza wylotowa, 7, 8 – zawory odcinające

Czujnik wzorcowy

Na stanowisku pomiarowym do wzorcownia manometrów zastosowano czujnik wzorcowy typu
MPX5500 (Freescale Semiconductor, Inc.). Elementem pomiarowym jest piezorezystancyjny
czujnik ciśnienia w postaci płytki krzemowej. Czujniki piezorezystancyjne wykorzystujące efekt
zmiany rezystancji materiału pod wpływem działającego ciśnienia. Cechują się one dużą trwałością,
szerokim zakresem ciśnień i małymi rozmiarami. Główną jego część stanowi membrana
wytrawiona w krzemie. Jej grubość jest tym większa, im większy zakres ciśnienia ma mierzyć
czujnik. Po przekroczeniu zakresu pracy czujnik taki przestaje być liniowy i jego wskazania są
mniej dokładne (po powrocie do zakresu pracy znowu działa prawidłowo). większa, im większy
zakres ciśnienia ma mierzyć czujnik. Zazwyczaj producent dopuszcza pewien zapas ciśnienia, które
wytrzymuje przyrząd (np. 2, 3, 4-krotne przeciążenie). Po przekroczeniu zakresu pracy czujnik taki
przestaje być liniowy i jego wskazania są mniej dokładne (po powrocie do zakresu pracy znowu
działa prawidłowo). Najprostszym połączeniem piezorezystorów tworzących czujnik jest układ
mostka Wheatstone’a. Jest on utworzony z czterech piezorezystorów znajdujących się przy czterech
krawędziach membrany czujnika. Pod wpływem ciśnienia doprowadzonego prostopadle membrana
ulega odkształceniu - z nią również piezorezystory. Poza membraną czułą na ciśnienie mogą
znajdować się układy równoważące mostek, dopasowujące zakres, kompensujące błędy
temperaturowe itp. Czujniki posiadające takie układy zintegrowane nazywa się skompensowanymi.
Struktura czujnika jest osadzona na warstwie szkła o identycznej rozszerzalności cieplnej jak
krzem, a często dodatkowo na podłożowej płytce krzemowej. Jeśli czujnik jest przeznaczony do
pomiaru ciśnienia bezwzględnego, w wytrawionej komorze znajduje się próżnia odniesienia.
Czujniki mierzące ciśnienie względne lub nadciśnienie mają nieco inną budowę. Aby możliwe było
doprowadzenie ciśnienia z dwu stron membrany, podłoże krzemowe ma specjalnie przygotowany
otwór. Rodzaj obudowy różni się w zależności od przeznaczenia czujnika. Podstawowym jej

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

8

zadaniem jest doprowadzenie ciśnienia do membrany - najczęściej przez specjalną dyszę - oraz
ochrona delikatnej struktury przed szkodliwymi oddziaływaniami chemicznymi i mechanicznymi.
Szczelna obudowa wykonana jest z wytrzymałego materiału termoplastycznego w kształcie kapsuły
(rys.5). Struktura czujnika połączona jest cienkim złotym drutem z wyprowadzeniami
wychodzącymi na zewnątrz obudowy. Powierzchnia membrany oraz doprowadzenia są pokryte
żelem silikonowym, tak aby odizolować je od szkodliwego działania środowiska. Żel taki jest gęsty
i sprężysty, dzięki czemu przenosi sygnał ciśnienia do krzemowej membrany. Sygnał z czujnika ma
zazwyczaj wartość co najwyżej dziesiątek miliwoltów dla pełnego zakresu zmian ciśnienia. Dlatego
sygnał napięciowy z mostka pomiarowego utworzonego przez 4 piezorezystory jest najczęściej
podawany na obwody wzmacniające i dopasowujące poziomy napięć.

Rys. 5. Przekrój czujnika ciśnienia MPX5500

Manometr wzorcowany

Do wzorcowania przyjęto standardowy manometr sprężynowy firmy Mecman: średnica tarczy
10 mm; zakres pomiaru 0-4 bar (skala czarna) i 0-60 psi (skala czerwona); klasa 1.6; obudowa
metalowa pomalowano proszkowo; przyłącze tylne na gwint 1/8”. Widok manometru przedstawia
na rys.6.

Rys. 6. Widok manometru sprężynowego

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

9

Manometr sprężynowy ogólnego przeznaczenia z podwójną skalą (bar i psi) do pomiarów
cieśnienia płynów (gazów i cieczy) o niskiej lepkości i chemicznie obojętnych. Zastosowanie
układy sprężonego gazu (gazy techniczne, powietrza), ciepłownictwo i gazownictwo. Element
pomiarowy sprężyna Bourdona, temperatura otoczenia – 25 + 60°C, temperatura maksymalna
medium +60°C. Dodatkowy błąd temperaturowy w przypadku, kiedy wartość temperatury elementu
pomiarowego odchyla się od wartości +20°C: temperatura rosnąca:+0.3%/10K rzeczywistego
zakresu wskazań; temperatura malejąca: –0.3%/10K rzeczywistego zakresu wskazań.

Przebieg ćwiczenia

1. Połączyć układ pneumatyczny według schematu na rys.4.
2. Do wentyla 2 podłączyć pneumatyczne źródło zasilania 1 (akumulator samochodowy, pompkę

nożną, pompkę ręczną).

3. Zamknąć zawór odcinający 7, a otworzyć zawór odcinający 8.
4. Napełniać stopniowo zbiornik 3 i odczytywać wskazania manometru wzorcowanego 4 i czujnika

wzorcowego 5.

5. Wykonać od 5 do 10 pomiarów przy napełnianiu zbiornika do maksymalnego ciśnienia 500 kPa

(ograniczenie ciśnienia wynika z zakresu pomiarowego czujnika ciśnienia).

6. Zamknąć zawór odcinający 8 i przez otwieranie/zamykanie zaworu 7 opróżniać zbiornik 3.
7. Opróżniać stopniowo zbiornik 3 i odczytywać wskazania manometru wzorcowanego 4 i czujnika

wzorcowego 5.

8. Wykonać od 5 do 10 pomiarów do całkowitego opróżniania zbiornika 3.
9. Cykl pomiarów można powtórzyć.
10. Wyniki pomiarów zamieścić w tablicy 2, przeprowadzić obliczenia błędu granicznego

manometru wzorcowanego według wzoru (10), sprawdzić warunek (11).

11. Wykreślić charakterystyki wzorcowania.

Literatura

1. Cieśliński J.: Sprawdzanie i wzorcowanie manometrów. Wyd. PG, Gdańsk 1988.
2. Kotlewski F.: Pomiary w technice cieplnej. WNT, Warszawa 1974.
3. Mieszkowski M.: Pomiary cieplne i energetyczne. WNT, Warszawa 1993.
4. Taler D.: Pomiar ciśnienia, prędkości i strumienia przepływu. Wyd. AGH, Kraków 2006.
5. Turkowski M: Przemysłowe sensory i przetworniki pomiarowe. OW PW, Warszawa 2002.

Pytania kontrolne

1. Definicja ciśnienia, jednostki ciśnienia, przeliczanie jednostek ciśnienia.
2. Podział ciśnieniomierzy.
3. Zasada działania manometrów sprężynowych.
4. Zasada działania czujnika piezorezystancyjnego.
5. Metody wzorcowanie manometrów.
6. Błędy pomiarowe manometrów sprężynowych, histereza pomiarowa.

Wymagania BHP

Ćwiczenie należy wykonywać zwracając szczególną uwagę na ciśnienia w zbiorniku a wszelkie
czynności wykonywać pod nadzorem prowadzącego. W trakcie wykonywania pomiarów nie należy
umieszczać żadnych przedmiotów ani znajdować się osobom uczestniczącym w ćwiczeniu w polu
wypływu powietrza. Ewentualną zmianę układu pomiarowego należy wykonać po wcześniejszym
uzgodnieniu z prowadzącym.

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

10

Sprawozdanie

Ćwiczenie

M_5

SPRAWOZDANIE

Temat ćwiczenia: Pomiar ciśnienia

Nr zespołu:

Wydział, rok, grupa:

Data

Nazwisko i imię

Ocena

Teoria

Wykonanie ćwiczenia Końcowa z ćwiczenia

Zestawienie wyników pomiarów
Narysować schemat stanowiska badawczego, zamieścić wyniki pomiarów w tablicy 2, obliczyć
błędy wskazań i klasę dokładności manometru, wykreślić charakterystyki wzorcowania p

mw

= f(p

cw

)

przy wzrastającym i malejącym cieśnieniu.

Przeliczanie jednostek ciśnienia:
– dla czujnik wzorcowego
Po odczytaniu wskazania napięcia w V z multimetru odczytać wartość ciśnienia w kPa z
charakterystyki czujnika MPX5500 (rys.7)

Rys. 7. Charakterystyka czujnikaMPX5500: napięcia wyjściowe w funkcji różnicy ciśnień u = f(Δp)

– dla manometru wzorcowanego
Po odczytaniu wskazania manometru wzorcowanego ze skali czarnej w barach przeliczyć na
jednostki kPa:

p

mw

[kPa]= p

mw(odczyt)

[bar] x 100

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie M –4 Pomiar ciśnienia.

11

Tablica 2. Zestawienie wyników pomiarów wzorcowania manometru

Lp.

Wskazanie czujnika

wzorcowego p

cw

[kPa]

Wskazanie manometru

wzorcowanego p

mw

[kPa]

Bezwzględne błędy pomiaru

manometru wzorcowanego [kPa]

p

ros

p

mal

Δp

ros

Δp

mal

Δp

hist

1.
2.
3.
4.
5.