1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z działaniem manometru sprężynowego i piezorezystancyjnego czujnika ciśnienia oraz wzorcowanie manometrów. Oraz ogólne metody stosowane przy pomiarach ciśnienia w urządzeniach technicznych.

2.Wstęp teoretyczny:

Ciśnienie- jest wywierane na ciała stałe i płyny w kierunku prostopadłym do ich powierzchni. Jest to granica stosunku siły normalnej Fn do pola powierzchni A, gdy wartość pola powierzchni dąży do zera.

Gdy siła rozłożona jest równomiernie na powierzchni, wówczas ciśnienie statyczne określa się wzorem:

p=F/A

Mamy ciśnienia:

-barometryczne

-absolutne

-manometryczne

-podciśnienie

-nadciśnienie

Ciśnienie całkowite strumienia przepływającego płynu określa się wzorem:

ps – ciśnienie statyczne, ciśnienie płynu w spoczynku.

pd – ciśnienie dynamiczne, ciśnienie w przypadku przepływów ustalonych,

ro– gęstość płyny, v – prędkość płynu,

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

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

Jednostki: hektopaskal,(1 hPa = 102 Pa), kilopaskal (1 kPa = 103 Pa) oraz magapaskal (l MPa = 106 Pa).

Równoważne jednostki ciśnienia:

Przetworniki ciśnienia

a) pneumatyczne: strumieniowe, kaskadowe

b) elektryczne: pojemnościowe, indukcyjne, tensometryczne

c) piezoelektryczne

d) krzemowe

e) rezonansowy

f) polarymetryczne

g) fluoroscencyjne

Ciśnieniomierze

Absolutne, różnicowe, manometry, wakuometry, manowakuometry

Barometry

a) rtęciowe: lewarowy, naczyniowy stacyjny, naczyniowy Fortina

b) sprężynowe

Manometry obciążeniowe

a) tłokowe

– ze stałym obciążeniowe

– z zmiennym obciążeniem

b) dzwonowe

c) z pierścieniem uchylnym.

Manometry sprężynowe:

a) manometry cieczowe,

b) manometry przeponowe,

c) manometry mieszkowe,

d) puszkowe.

Manometry cieczowe (hydrostatyczne)

a) jednoramienne

b) dwuramienne, U-rurka

c) naczyniowe

d) z rurka pochyłą

c) waga pierścieniowa

3.Stanowisko pomiarowe-schemat:

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

3. Wyniki pomiarów:

Zestawienie wyników pomiarowych manometru wzorcowanego:

Błąd charakterystyczny manometru wzorcowanego:

Δp_gr -błąd charakterystyczny (graniczny) manometru wzorcowanego, wynikający z jego klasy dokładności i zakresu pomiarowego.

δ-klasa dokładności manometru

P _max i p _min- zakres wskazań manometru

δ=1,6- klasa dokładności manometru podana

Δp_gr =5,896 [kPa]

Δp_hist = | p _mal-p _ros|

Δp_hist =1,9437

Δp_hist <Δp_gr -warunek został spełniony

Klasa manometru jest to liczba normalna obliczana ze wzoru:

Wyliczona przez nas klasa dokładności wynosi

δ _max =1,93

Wykres charakterystyka wzorcowej:

a) pierwszy pomiar

b) drugi pomiar

Wnioski: W tym ćwiczeniu zapoznaliśmy się z działaniem manometru sprężynowego i piezorezystancyjnego czujnika ciśnienia. Po wykonaniu pomiarów i obliczeń, wyliczona przeze mnie klasa dokładności manometru różni się od podanej o ok.20%. Błąd ten może wynikać ze stanu urządzeń na których pracowałam, oraz z faktu subiektywnej oceny wyników- samodzielnych pomiarów, gdyż ćwiczenie wykonywałam sama. Mogło to prowadzić do niedokładnych odczytów, gdyż musiałam zapanować nad kilkoma przyrządami jednocześnie. Podobnie sprawa ma się z wyliczeniem ciśnienia rosnącego i malejącego w porównaniu z wskazaniem odczytanym z wykresu. Tam też niedokładność wynikała z wyżej wymienionych powodów, a przede wszystkim z powodu wykonywania ćwiczenia w pojedynkę.

Jeśli chodzi o histerezę pomiarową różnica miedzy ciśnienie malejącym, a rosnącym może wynikać z niedokładności pomiarów, czyli minimalnych przesunięć wskaźników przy odczytach “tych samych” wartości. Zależała ona też od ilości wypuszczanego powietrza, gdyż jego objętość była inna niż ustawiona przy wpuszczaniu, a to decydowało o szybkości zmiany parametrów na urządzeniach . Było to nieuniknione. Jednak spoglądając na wykresy widzimy, że ciśnienie rosnące praktycznie na całej linii przebiegu znajduje się pod ciśnieniem malejącym, oznacza to poprawnie wykonane pomiary, bo jest to zgodne ze skutkiem jaki na manometr sprężynowy ma histereza elementu sprężystego.