Pada abad ketujuh belas, fakta bahwa udara memiliki berat tertentu diketahui dan dibuktikan oleh umat manusia. Asumsi tekanannya pada berbagai benda dibuktikan dengan menggunakan alat khusus - barometer. Ini akan dibahas dalam artikel ini.

Alat yang menentukan tekanan udara

Pertama, mari kita beri definisi. Barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara tertentu pada suatu benda. Penemunya adalah E. Torricelli. Pada tahun 1644, barometer berupa tabung berisi air raksa dan timbangan ukur. Pada hari pengujian barometer, kadar air raksa berada pada angka 760 mm, itulah alasan untuk menganggap tanda pada tingkat tersebut sebagai tekanan normal. Instrumen tersebut masih digunakan oleh stasiun meteorologi.

Dua abad kemudian, setelah penemuan barometer air raksa, sebagai hasil dari banyak penelitian, Lucien Vidy membuat tipe bebas cairan baru yang fundamental. Selanjutnya disebut barometer aneroid. Sepanjang keberadaannya, aneroid telah mendapatkan popularitas besar di antara banyak pengguna karena ukurannya yang kecil, ringan dan akurat. Dibandingkan dengan barometer air raksa, aneroid benar-benar aman untuk digunakan.

Jenis barometer

Merkuri adalah alat yang mengukur tekanan. Prinsip operasinya adalah pergerakan air raksa relatif terhadap skala yang diterapkan.

Cairan - alat yang mengukur tingkat tekanan dengan menyeimbangkan berat kolom cairan dengan tekanan atmosfer.

Barometer aneroid - prinsip operasi dan tampilan indikator didasarkan pada perubahan ukuran yang disegel kotak logam, diisi dengan udara yang dijernihkan, di bawah pengaruh permukaannya tekanan atmosfir.

Elektronik adalah tampilan modern perangkat yang mengubah indikator linier aneroid klasik menjadi sinyal elektronik. Sinyal yang diproses oleh mikroprosesor ditampilkan pada layar kristal cair.

Barometer aneroid adalah yang paling umum dari instrumen di atas, karena sifatnya ukuran kecil dan kekurangan cairan dalam mekanismenya. Mari kita lihat lebih detail.

Struktur barometer atmosfer

• Piring perak-nikel bulat.
• Kotak dengan alas bergaris.
• Mekanisme transmisi.
• Kembali musim semi.
• Panah indeks.

Barometer atmosfer - prinsip operasi

Saat dirakit, aneroid berbentuk kotak dengan berbagai mekanisme. Ketika sejumlah udara dipompa keluar, hal itu menciptakan ruang hampa yang kuat kembali musim semi, panah indeks dan mekanisme transmisi di antara keduanya. Di bawah pengaruh tekanan, dinding "ruang tekanan" berkontraksi atau bertambah besar, dan panah indeks mulai bergerak relatif terhadap skala pengukuran ke arah kenaikan atau penurunan tekanan. Saat istirahat, jarum akan berada pada 760 mm.

Barometer yang merekam sendiri

Digunakan untuk mencatat data meteorologi mengenai fluktuasi tekanan atmosfer. Dengan kata lain, ini adalah barometer aneroid yang ditingkatkan, dengan penambahan mekanisme jam pada ruang tekanan, peralatan yang menampung kertas ukur dan jarum penggerak yang memberi garis tinta pada kertas.

“Gambar” yang digambarkan pada kertas perangkat disebut barogram. Selama pengoperasian barograf, sesuai dengan indikator per jam, mekanisme melilitkan kertas khusus pada alasnya, di sepanjang permukaannya panah terpasang dengan tinta meluncur dan menandai indikator penyimpangan tekanan atmosfer.

Indikator perbedaan tekanan dicatat secara terus menerus. Bagi ahli meteorologi, ini yang utama fakta dokumenter perubahan cuaca dalam waktu dekat. Tergantung pada ukuran drum, durasi perekaman dapat berkisar dari beberapa jam hingga satu minggu. Desain khusus memungkinkan Anda melakukan pembacaan dan memantau indikator atmosfer kapan saja.

Barometer di ponsel Anda - apa itu?

Teknologi tidak tinggal diam, dan sekarang Anda dapat mengukur tekanan atmosfer menggunakan perangkat seluler. Banyak pengguna gadget modern, ketika dihadapkan dengan fungsi baru, bertanya-tanya: apa itu barometer di ponsel mereka? Stasiun cuaca mini modern memungkinkan pengguna telepon untuk terus-menerus memeriksa tingkat tekanan atmosfer secara elektronik. Dengan melacak indikator tekanan selama waktu tertentu, Anda dapat mengetahui apakah akan terjadi siklon atau antisiklon. Indikator-indikator ini akan berguna bagi orang-orang yang hipersensitif terhadapnya perubahan mendadak tekanan.

Kemampuan perangkat seluler tidak berhenti sampai di situ. Dalam bentuk elektronik, ini menunjukkan ketinggian, lebar geografis, dan bujur, yang pada gilirannya memfasilitasi pencarian cepat perangkat dan penentuan lokasi yang tepat lokasinya. Terimakasih untuk Satelit GPS prosesnya cepat dan akurat. Barometer seluler adalah altimeter yang akurat. Keakuratan penentuan lokasi pengguna dikurangi hingga radius 3 meter. Ini adalah perangkat yang digunakan pendaki di pegunungan. Namun mereka mendapatkan popularitas besar di sektor penerbangan.

Barometer terpasang di jam tangan

Muncul relatif baru-baru ini. Hanya sedikit orang yang tahu untuk apa perangkat ini, dan sebagian besar bertanya-tanya - barometer di jam tangan, apa itu?

Mari kita coba mencari tahu. Barometer pada jenis jam tangan tertentu disajikan dalam bentuk elektronik atau bentuk mekanis. Tampilan elektronik- tidak berbeda dengan menyajikan data tekanan atmosfer dan menampilkannya di layar, seperti di ponsel. Jam tangan dengan tampilan tekanan mekanis adalah salinan mini aneroid yang sangat akurat. Perbedaannya hanya pada skala tampilan yang disederhanakan. Harga jam tangan barometer cukup tinggi, tetapi biasanya tahan guncangan dan tahan air.

"Barometer non-standar"

Berkat para pendirinya, universitas ini disebut Harvard. Barometer perekonomian mendasari terbentuknya ekonometrika. Memprediksi perubahan kondisi pasar, dinamika penawaran dan permintaan, dll. Barometer Harvard adalah deskripsi pola empiris dan ekstrapolasi dari observasi beberapa bulan terakhir. Hal tersebut didasarkan pada kajian dinamika perkembangan berbagai indikator ekonomi.

Perkiraan perkembangan ditampilkan secara grafis. Setiap garis lengkung yang diplot pada grafik menampilkan satu atau beberapa indikator. Misalnya, kurva “A” menampilkan perubahan rata-rata nilai tukar (pasar saham); kurva “B” menampilkan indeks harga grosir dan perubahan perputaran perdagangan (produksi); kurva “C” - mencerminkan naik atau turunnya harga surat berharga di pasar uang. DI DALAM kondisi sempurna grafik - indikator "A" dan "C" harus bertepatan pada tingkat maksimum unit pertama dan minimum kurva unit kedua.

Berkat kepemimpinan W. Persons dan W. Mitchell, Amerika Serikat menggunakan perangkat jenis ini hingga tahun 1925. Barometer Harvard Mitchell adalah pengatur dan indikator faktor pertama yang kuat ekonomi Nasional negara. Mengingat popularitas dan efektivitas konstruksi dan penyajian fakta tersebut, metode ini telah diadopsi oleh banyak negara di dunia. ke dunia. Namun prospek pembangunan banyak negara menurut rasio indikator perekonomian ini tidak bertahan lama, karena sebelum dan sesudah Perang Dunia Kedua - di persentase mereka menjadi tidak relevan. Perekonomian semua negara yang ikut serta dalam perang berada dalam kemerosotan total, dan untuk mengatasi masalah bangkitnya negara-negara tersebut, setiap negara menggunakan metodenya sendiri untuk menstabilkan mata uang moneternya sendiri. Metode lama dalam meningkatkan indikator (keluar dari krisis) tidak digunakan sama sekali, namun landasan yang diletakkan oleh Mitchell menjadi preseden bagi perekonomian dunia.

Pengukur tekanan

Perlu diperhatikan perangkat lain yang juga mengukur tekanan, bukan udara, tetapi gas dan cairan - perangkat ini disebut pengukur tekanan. Kedua perangkat ini sangat saling berhubungan. Jumlah pembacaan manometer dan barometer merupakan tekanan absolut yang nilainya lebih tinggi dari tekanan atmosfer.

Kesimpulan

DI DALAM dunia modern Barometer adalah salah satu instrumen utama meteorologi. Indikator yang ditandai di atas kertas membantu banyak orang mengetahui tentang perubahan tekanan atmosfer yang akan datang dan, karenanya, bersiap menghadapinya. Hal ini sebagian besar berlaku pada pasien hipertensi. Barometer adalah barang opsional di rumah, tetapi sebagai a elemen bantu atau sebagai tambahan interior - diinginkan. Pembingkaian modern memang demikian perangkat yang diperlukan memungkinkannya untuk masuk ke dalam desain interior apa pun.

Salah satu instrumen paling akurat yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer stasiun cuaca, disebut barometer cangkir stasiun. Berbentuk tabung kaca yang panjangnya sekitar 80 cm, dengan penampang 1 cm2. Ujung atasnya disegel, dan ujung bawah yang terbuka diturunkan ke dalam cangkir air raksa. Tabung tersebut diisi dengan air raksa; di bagian tabung yang tidak terisi terdapat ruang tanpa udara (atau lebih tepatnya sangat jarang).

Untuk melindungi tabung dari kerusakan mekanis itu tertutup dalam bingkai logam. Diagram skema desain barometer cawan laut: dua celah memanjang dibuat di kedua sisi, satu berlawanan dengan yang lain, yang diperlukan untuk menentukan ketinggian kolom air raksa di dalam tabung. Di sisi kiri celah depan terdapat skala: di barometer lama - dalam milimeter, di barometer baru - dalam milibar. Untuk membaca tekanan pada skala, digunakan cincin bergerak dengan vernier. Vernier digerakkan sepanjang slot menggunakan sekrup yang terletak di atasnya sisi kanan bingkai Sebelum menghitung, potongan bawah vernier dibawa ke titik atas meniskus air raksa yang terlihat, dan kemudian tekanan dibacakan dalam sepersepuluh: keutuhan dihitung sepanjang potongan bawah vernier, dan sepersepuluh - menurut pembagiannya dari vernier (dari 0 hingga 9). Sepersepuluh (mm atau mb) dinilai berdasarkan pembagian vernier yang sama persis dengan pembagian skala mana pun. Agar udara dapat masuk ke dalam cangkir berisi air raksa, dibuat lubang kecil di dalamnya, ditutup rapat dengan sumbat sekrup.

Barometer cup stasiun dipasang di ruang stasiun cuaca dalam lemari khusus dengan posisi vertikal.

Barometer merkuri laut, seperti namanya, dirancang untuk mengukur tekanan atmosfer di kapal laut. Pada prinsipnya, ia dirancang dengan cara yang sama seperti barometer cangkir stasiun, dan berbeda dari barometer ini dalam ukurannya yang lebih kecil dan tabung barometrik yang lebih sempit dengan ekstensi di ujungnya. Penyempitan bagian tengah tabung hingga setebal kapiler dilakukan untuk mengurangi fluktuasi merkuri dalam tabung selama goyang kapal dan untuk melindungi dari penetrasi. gelembung udara menjadi merkuri. Cangkir berisi air raksa dibuat lebih sempit daripada di barometer stasiun. Hal ini juga secara signifikan menghilangkan pengaruh pitching kapal terhadap kondisi dan pembacaan barometer.

Barometer laut digantung di dalam ruangan di kapal menggunakan gimbal.

Barometer aneroid, atau sekadar aneroid, adalah instrumen sederhana dan mudah digunakan yang banyak digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer di kapal.

Prinsip pengoperasian aneroid didasarkan pada pengukuran derajat deformasi dinding kotak tekanan logam datar berongga di bawah pengaruh tekanan atmosfer.

Kotak aneroid, sebagai bagian penginderaan perangkat, bereaksi sangat sensitif terhadap perubahan tekanan atmosfer. Sensitivitas kotak tekanan dicapai oleh fakta bahwa udara di dalamnya dikeluarkan dengan sangat tinggi. Ketika tekanan meningkat, kotak berkontraksi, dan ketika tekanan berkurang, kotak mengembang. Untuk menghindari deformasi total kotak, yang mungkin terjadi di bawah pengaruh tekanan atmosfer, pegas berbentuk busur dipasang padanya, yang, dengan meregangkan kotak, menyeimbangkan tekanan atmosfer yang bekerja padanya.

Kompresi dan ketegangan kotak ditransmisikan ke penunjuk barometer melalui sistem batang dan tuas. Skala aneroid diukur dalam milimeter atau milimeter air raksa. Aneroid dikalibrasi dengan kondisi suhu kotak tekanan pada semua nilai tekanan adalah 0°. Oleh karena itu, untuk menentukan koreksi pembacaan aneroid yang bergantung pada suhu, saat membaca tekanan, suhu perangkat itu sendiri ditentukan setiap saat. Yang terakhir ditentukan oleh termometer yang dipasang pada slot arkuata di permukaan depan aneroid.

Mekanisme aneroid ditutup dalam kotak logam atau plastik bundar yang dilapisi kaca sisi depan. Perangkat selalu disimpan dalam wadah khusus dengan penutup yang dapat dibuka.

Barometer aneroid, dibandingkan dengan barometer air raksa, adalah instrumen yang kurang akurat, namun hampir tidak sensitif terhadap goyangan kapal. Hal ini membuatnya lebih nyaman untuk digunakan dan disimpan dalam kondisi kapal. Kerugian utama dari aneroid adalah penurunan bertahap dalam sensitivitas dan keakuratan indikasi karena deformasi sisa kotak dan pegas aneroid yang terjadi seiring waktu. Untuk menghilangkan kekurangan ini, aneroid harus diperiksa secara berkala di lembaga khusus Layanan Hidrometeorologi - di biro verifikasi. Aneroid harus diperiksa setiap enam bulan.

Barograf dirancang untuk terus mencatat perubahan tekanan atmosfer. Strukturnya mirip dengan termografi. Ini juga terdiri dari dua bagian utama: menerima dan menulis. Beberapa (5-10) kotak aneron yang dihubungkan satu sama lain dengan gasket logam berfungsi sebagai penerima tekanan. Untuk menghindari deformasi total pada kotak, yang mungkin terjadi di bawah pengaruh tekanan atmosfer, pegas tipe pegas dibuat di dalam masing-masing kotak.

Deformasi total parsial dalam bentuk perpindahan vertikal kecil dari seluruh rangkaian kotak tekanan, yang timbul di bawah pengaruh perubahan tekanan atmosfer, ditransmisikan melalui sistem tuas ke panah, di ujungnya dipasang bulu.

Tekanan tersebut dicatat dalam bentuk kurva pada drum yang berputar secara perlahan menggunakan mekanisme jam. Pita kertas ditempatkan pada drum, ditandai dengan garis horizontal (tekanan dalam mb) dan busur vertikal (waktu dalam jam dan menit.

Tergantung pada waktu putaran penuh drum, baroriff dibagi menjadi “harian” dan “mingguan”.

Dengan menggunakan barograf, Anda tidak hanya dapat menentukan nilai spesifik tekanan atmosfer pada suatu waktu, tetapi juga besarnya dan sifat perubahannya dalam interval waktu tertentu.

Karena perubahan tekanan atmosfer sangat erat kaitannya dengan cuaca saat ini dan yang akan datang, untuk memprediksinya dalam kondisi berlayar, penting untuk mengetahui tidak hanya nilai absolut dari tekanan tersebut, tetapi juga besarnya dan sifat perubahannya selama beberapa jam terakhir. .

Barograf di kapal dipasang dalam ruangan dari kawat gigi pegas atau ditempelkan pada rak atau meja khusus.

Alat untuk mengukur tekanan disebut pengukur tekanan. Pengukur tekanan bisa menyedot atau ditangkupkan jenis

Pengukur tekanan tipe siphon adalah tabung kaca berbentuk U yang diisi air atau merkuri (Gambar 2.1).

Salah satu ujung pengukur tekanan tertutup rapat dan tidak memiliki akses udara; ujung terbuka terhubung ke udara atmosfer. Perbedaan ketinggian cairan pada kedua lekukan tabung dikalibrasi dalam satuan tekanan.

Pengukur tekanan tipe cangkir berisi tabung kaca vertikal, disegel di bagian atas dan diisi dengan cairan (Gbr. 2.2).

Ujung bawah tabung dicelupkan ke dalam wadah yang sebagian berisi cairan. Tekanan yang dihasilkan oleh kolom cairan dalam tabung diseimbangkan dengan tekanan atmosfer. Akurasi pengukuran yang tinggi dari pengukur tekanan tipe cangkir (0,1 mm Hg) memungkinkannya digunakan sebagai perangkat standar untuk menguji barometer dan altimeter aneroid.

Beras. 2.1. Pengukur tekanan tipe siphon

Beras. 2.2.

Barometer merkuri adalah contoh klasik pengukur tekanan tipe cangkir. Tekanan atmosfer, diukur dengan barometer air raksa, sama dengan:

dimana massa jenis merkuri, 13600 kg/m3; G- percepatan jatuh bebas, m/s2; H- tinggi kolom air raksa, m.

Penampakan manometer air raksa ditunjukkan pada Gambar. 2.3.

Barometer berisi tabung kaca berisi air raksa dan direndam dalam reservoir air raksa.

Tingkat merkuri di reservoir dikendalikan menggunakan tulang kerucut.

Manometer air raksa ditandai dengan sensitivitas tinggi. Akurasi pengukuran tekanan barometer air raksa adalah 0,1 hPa. Kerugiannya adalah toksisitas merkuri.

Sesuai dengan Petunjuk Uni Eropa tanggal 5 Juni 2007, pembatasan penjualan merkuri diterapkan, yang secara praktis menghentikan produksi barometer merkuri baru di Eropa.

Berisi kapsul aneroid yang terdiri dari dua membran bergelombang logam tipis (tebal 0,2 mm) (Gbr. 2.4). Di tengah kapsul, udara dipompa keluar (tekanan 10-2 hPa) atau kapsul diisi gas inert pada tekanan 65 mbar.

Keuntungan barometer aneroid adalah kekompakannya, kekuatan mekaniknya, dan kemampuannya untuk diangkut. Perangkat ini dapat digunakan dalam sistem pengukuran tekanan otomatis, karena gerakan mekanis kapsul aneroid dapat dengan mudah diubah menjadi sinyal listrik. Kerugian dari barometer aneroid adalah keakuratan pengukurannya kurang dari barometer air raksa.

Beras. 2.3. Manometer air raksa

Beras. 2.4.

tabung Bourdon Ini adalah tabung datar dan terdistorsi yang menjadi lurus ketika tekanan atmosfer berubah (Gbr. 2.5).

Tabung elips ini adalah elemen penginderaan tipe deformasi. Salah satu ujung tabung terbuka untuk mencatat tekanan dan diukur, sedangkan ujung lainnya dipasang secara kaku ke badan.

Penentuan tekanan dengan deformasi pegas berbentuk tabung dipatenkan pada tahun 1849 oleh pembuat jam tangan Perancis Eugene Bourdon, yang diambil dari nama pipa ini

Tabung Bourdon digunakan untuk mengukur tekanan melebihi 10-2 torr (kurang lebih 1 Pa); akurasi pengukuran ± 2%.

Beras. 2.5. tabung Bourdon

Metode pengukuran otomatis tekanan atmosfir

Alat yang digunakan untuk mencatat tekanan udara secara terus menerus. Ini terdiri dari kolom kotak aneroid yang dihubungkan ke panah perekaman diri (Gbr. 2.6).

Beras. 2.6.

Setiap kapsul aneroid terdiri dari dua membran bergelombang logam tipis (tebal 0,2 mm). Di dalam kapsul, tekanan udara adalah 10"2 hPa. Kadang-kadang kapsul diisi dengan gas inert pada tekanan 65 mbar. Jumlah kapsul dalam perangkat modern bisa mencapai 14. Membran berada dalam keadaan tegang karena permukaan bergelombang dan aksi pegas.

Diketahui bahwa frekuensi alami tali yang diregangkan bertambah seiring dengan tegangan. Secara matematis, hubungan antara frekuensi resonansi dawai dan gaya tarik dawai ditentukan dengan rumus:

Di mana F- utama frekuensi resonansi string, Hz; L- panjang senar, m; Г gaya tegangan tali, Η; μ - massa per satuan panjang tali, kg/m.

Gerakan mekanis diafragma 1 alat tersebut, di bawah pengaruh tekanan variabel, diubah menjadi osilasi elektromagnetik induktor 2 karena pergerakan magnet C yang dihubungkan ke kawat 4. Osilasi elektromagnetik dicatat oleh sistem perekaman 5 (Gbr. 2.7) . Untuk sensor jenis ini, digunakan baja tungsten, indium atau sangat elastis, serta paduan seperti Elinvar.

Beras. 2.7.

Desain salah satu sensor ini ditunjukkan pada Gambar. 2.8. Meningkatkan tekanan pada diafragma akan mengurangi ketegangan pada kawat, yang menyebabkan penurunan frekuensi resonansi.

Beras. 2.8.

Terdiri dari diafragma tipis yang terbuat dari logam atau kuarsa dengan tergagap permukaan logam. Diafragma membentuk dua kapasitor dengan permukaan logam, yang bersama dengan dua kapasitor C1 dan C2 lagi, membentuk jembatan listrik (Gbr. 2.9).

Beras. 2.9. Sensor tekanan kapasitif

Diafragma tunduk pada tekanan atmosfer di satu sisi dan mendukung tekanan di sisi lain. Perubahan tekanan eksternal menyebabkan diafragma menekuk dan perubahan yang sesuai terjadi pada kapasitansi kapasitor yang dibentuk oleh diafragma dan pelat yang terletak di kedua sisi diafragma. Perubahan kapasitas ini (yang dapat mencapai beberapa persen dari kapasitas awal) menyebabkan perubahan frekuensi sinyal sistem perekam, yang skalanya dinyatakan dalam satuan tekanan.

Sensor tekanan kapasitif dicirikan oleh sensitivitas tinggi, ukuran kecil, dan kemampuan memberikan pembacaan pada suhu hingga 250 °C.

Perangkat ini, yang produksinya dimungkinkan berkat teknologi modern, terdiri dari dua wafer paduan silikon yang dihubungkan satu sama lain melalui lapisan silikon dioksida (Gbr. 2.10).

Paduan silikon berfungsi sebagai pelat kapasitor, di mana ketebalan silikon dioksida dan, karenanya, kapasitansi kapasitor bergantung pada tekanan atmosfer yang diterapkan.

Kapasitansi kapasitor C bergantung pada jarak D antara pelat (), yang pada gilirannya bergantung pada tekanan atmosfer.

Beras. 2.10.

Rentang pengukuran tekanan dengan sensor tekanan barometrik PTB210 dari Vaisala (Finlandia) - 500-1100 hPa; kisaran suhu dari -40°C hingga +60°C; akurasi keseluruhan ± 0,15 - 0,35 hPa; berat 110 g dimensi 122 mm.

Sensor tekanan piezoelektrik. Zat kristal, di mana, ketika dikompresi atau diregangkan ke arah tertentu, polarisasi listrik terjadi meskipun tidak ada Medan listrik, disebut P " ezoelektrikams. Fenomena munculnya muatan pada permukaan piezoelektrik akibat pengaruh deformasi mekanis disebut efek piezoelektrik langsung, dan munculnya deformasi mekanis di bawah pengaruh medan listrik - membalikkan efek piezoelektrik. Piezoelektrik termasuk kuarsa, amonium dihidrogen fosfat (ADP), litium sulfat, garam Rochelle, barium titanat, dll.

Jumlah biaya Q, yang muncul di permukaan kristal, ditentukan oleh ekspresi:

Di mana F- gaya yang diterapkan pada kristal, N; R - tekanan, N/m2; S- luas permukaan kristal, m2; k- konstanta piezoelektrik, C/N.

Tegangan yang diukur pada permukaan kristal akibat efek piezoelektrik didefinisikan sebagai berikut:

dimana kamu - tegangan, V; v adalah sensitivitas kristal, V-m/N; D- ketebalan kristal, m; R tekanan, N/m2.

contoh

Kristal kuarium mempunyai ketebalan 0,25 cm Tentukan tegangan yang timbul pada permukaan kristal akibat aksi tekanan 345 N/m2 jika sensitivitas kristal adalah 0,055 V m N-1.

larutan

Dengan menggunakan persamaan (2.4), kita memperoleh:

tugas tes

Tentukan konstanta piezoelektrik kuarsa jika, pada tekanan 345 N/m2, sebuah kristal dengan luas 1 cm2 menimbulkan muatan Cl.

menjawab:

Skema sensor piezoelektrik tekanan ditunjukkan pada Gambar. 2.11.

Beras. 2.11.

Keuntungan dari sensor piezoelektrik adalah kekompakannya, ketergantungan linier sinyal listrik dari beban mekanis, kemampuan untuk memiliki stabilitas tinggi dalam rentang yang luas kisaran suhu(hingga 1000 °C).

Dalam studi higienis, dua jenis digunakan barometer:

- barometer cair;

- barometer logam - aneroid.

Prinsip pengoperasian berbagai modifikasi barometer cair didasarkan pada fakta bahwa Tekanan atmosfer menyeimbangkan kolom cairan dengan ketinggian tertentu dalam tabung yang salah satu ujungnya tertutup (atas). Kurang berat jenis cair, semakin tinggi kolom yang terakhir, seimbang dengan tekanan atmosfer.

Mereka paling tersebar luas, karena berat jenis merkuri cair yang tinggi memungkinkan perangkat menjadi lebih kompak, yang dijelaskan dengan menyeimbangkan tekanan atmosfer dengan kolom merkuri yang lebih rendah di dalam tabung.

Tiga sistem barometer air raksa digunakan:

- cangkir;

- menyedot;

- cangkir siphon.

Sistem barometer air raksa yang ditunjukkan secara skematis disajikan pada Gambar 35.

Dalam beberapa modifikasi ada dua skala - dalam mm Hg. Seni. dan mb. Sepersepuluh mm Hg. Seni. atau mb dihitung pada skala bergerak - vernier. Untuk melakukan ini, gunakan sekrup untuk mengatur pembagian nol skala vernier pada garis yang sama dengan bagian atas meniskus kolom air raksa, hitung jumlah seluruh pembagian milimeter air raksa pada skala barometer dan angka sepersepuluh milimeter air raksa pada tanda pertama timbangan vernier, bertepatan dengan pembagian skala utama.

Contoh. Pembagian nol Skala vernier berkisar antara 760 dan 761 mm Hg. Seni. skala utama. Jadi, jumlah seluruh divisinya adalah 760 mm Hg. Seni. Untuk angka ini perlu ditambahkan jumlah sepersepuluh milimeter air raksa, diukur pada skala nonier. Pembagian pertama tangga nada utama bertepatan dengan pembagian tangga nada ke-4. Tekanan barometrik adalah 760 + 0,4 = 760,4 mmHg. Seni.

Biasanya, barometer cangkir memiliki termometer bawaan (merkuri atau alkohol, tergantung pada kisaran suhu udara yang diharapkan selama penelitian), karena untuk mendapatkan hasil akhir perlu menaikkan tekanan ke kondisi standar suhu (0°C) dan tekanan barometrik (760 mm Hg).

DI DALAM barometer ekspedisi cangkir Sebelum melakukan observasi, terlebih dahulu gunakan sekrup khusus yang terletak di bagian bawah alat untuk mengatur kadar merkuri di dalam cangkir ke nol.

Barometer siphon dan siphon-cup(Gambar 35). Dalam barometer ini, besarnya tekanan atmosfer diukur dengan perbedaan ketinggian kolom air raksa pada lekukan tabung yang panjang (tertutup) dan pendek (terbuka). Barometer ini memungkinkan Anda mengukur tekanan dengan akurasi 0,05 mmHg st. Dengan menggunakan sekrup di bagian bawah instrumen, kadar air raksa di lekukan tabung yang pendek (terbuka) dibawa ke titik nol, dan kemudian pembacaan barometer dilakukan.

Barometer pemeriksa cangkir siphon. Perangkat ini memiliki dua skala: di sebelah kiri dalam mb dan di sebelah kanan dalam mmHg. Seni. Untuk menentukan sepersepuluh mmHg. Seni. berfungsi sebagai vernier. Nilai tekanan atmosfer yang ditemukan, seperti ketika bekerja dengan barometer cair lainnya, harus dibawa ke 0°C menggunakan perhitungan atau tabel khusus.

Di stasiun meteorologi, tidak hanya koreksi suhu yang dimasukkan ke dalam pembacaan barometer, tetapi juga apa yang disebut koreksi konstan: koreksi instrumental dan gravitasi.

Barometer harus dipasang jauh atau diisolasi dari sumber radiasi termal ( radiasi sinar matahari, perangkat pemanas), dan juga jauh dari pintu dan jendela.

Barometer aneroid logam(Gambar 36). Perangkat ini sangat berguna saat melakukan penelitian dalam kondisi ekspedisi. Namun barometer ini harus dikalibrasi dengan barometer merkuri yang lebih akurat sebelum digunakan.

Beras. 36.Barometer aneroid

Beras. 37. Barograf

Prinsip desain dan pengoperasian barometer aneroid sangat sederhana. Bantalan logam (kotak) dengan dinding bergelombang (untuk elastisitas lebih besar), dari mana udara telah dikeluarkan hingga tekanan sisa 50-60 mm Hg. Seni., di bawah pengaruh tekanan udara, volumenya berubah dan akibatnya berubah bentuk. Deformasi ditransmisikan melalui sistem tuas ke panah, yang menunjukkan tekanan atmosfer pada dial. Termometer melengkung dipasang pada pelat jam barometer aneroid karena kebutuhan, seperti disebutkan di atas, untuk membawa hasil pengukuran ke 0°C. Kelulusan dial bisa dalam mb atau mmHg. Seni. Beberapa modifikasi barometer aneroid memiliki dua skala - dalam mb dan mmHg. Seni.

Altimeter aneroid (altimeter). Dalam mengukur ketinggian berdasarkan tingkat tekanan atmosfer, terdapat pola yang menyatakan bahwa terdapat hubungan antara tekanan udara dan ketinggian yang sangat mendekati linier. Artinya, saat Anda naik ke ketinggian, tekanan atmosfer berkurang secara proporsional.

Perangkat ini dirancang untuk mengukur tekanan atmosfer di ketinggian dan memiliki dua skala. Salah satunya menunjukkan nilai tekanan dalam mm Hg. Seni. atau mb, di sisi lain - tinggi dalam meter. Pada pesawat terbang altimeter digunakan dengan dial yang menentukan ketinggian penerbangan pada skala.

Barograf (perekam barometer). Perangkat ini dirancang untuk mencatat tekanan atmosfer secara terus menerus. Dalam praktik higienis, barograf logam (aneroid) digunakan (Gambar 37). Di bawah pengaruh perubahan tekanan atmosfer, paket kotak aneroid yang dihubungkan bersama, sebagai akibat dari deformasi, mempengaruhi sistem tuas, dan melaluinya, pena khusus dengan tinta khusus yang tidak mengering. Ketika tekanan atmosfer meningkat, kotak aneroid terkompresi dan tuas dengan bulu naik ke atas.

Ketika tekanan berkurang, kotak aneroid mengembang dengan bantuan pegas yang ditempatkan di dalamnya dan pena menarik garis ke bawah. Catatan tekanan dalam bentuk garis kontinu digambar dengan pena pada garis bertingkat dalam mmHg. Seni. atau pita kertas MB ditempatkan pada drum silinder yang berputar secara mekanis. Barograf dengan penggulungan mingguan atau harian dengan pita pengukur yang sesuai digunakan, tergantung pada maksud, tujuan dan sifat penelitian. Barograf diproduksi dengan penggerak listrik yang memutar drum.

Namun, dalam praktiknya modifikasi ini Perangkat ini kurang nyaman karena penggunaannya dalam kondisi ekspedisi terbatas. Untuk menghilangkan pengaruh suhu pada pembacaan barograf, kompensator bimetalik dimasukkan ke dalamnya, yang secara otomatis mengoreksi (mengoreksi) pergerakan tuas tergantung pada suhu udara. Sebelum mulai bekerja, tuas dengan pena dipasang di posisi awal, sesuai dengan waktu yang ditunjukkan pada pita dan tingkat tekanan yang diukur dengan barometer air raksa yang akurat.

Tinta untuk merekam barogram dapat disiapkan sesuai resep berikut:

Membawa volume udara ke kondisi normal (760 mmHg, 0°C). Aspek pengukuran tekanan barometrik ini sangat penting ketika mengukur konsentrasi polutan di udara. Mengabaikan aspek ini dapat menyebabkan kesalahan signifikan dalam penghitungan konsentrasi zat berbahaya, yang bisa mencapai 30 persen atau lebih.

Membawa volume udara ke kondisi normal dilakukan dengan rumus:

(39)

Contoh . Untuk mengukur konsentrasi debu di udara, 200 liter udara dilewatkan melalui kertas saring menggunakan aspirator listrik. Suhu udara selama periode aspirasi adalah - +26 ° C, tekanan barometrik - 752 mm Hg. Seni. Volume udara perlu dibawa ke kondisi normal, yaitu 0 ° C dan 760 mm Hg. Seni.

Kami mengganti nilai parameter yang sesuai dari contoh ke dalam rumus X dan menghitung volume udara yang dibutuhkan di kondisi normal:

Jadi, ketika menghitung konsentrasi debu di udara, perlu memperhitungkan volume udara tepat 180,69 aku, bukan 200 aku.

Untuk menyederhanakan perhitungan volume udara dalam kondisi normal, Anda dapat menggunakan faktor koreksi suhu dan tekanan (Tabel 25) atau menghitung nilai siap pakai dari rumus 39 dan (Tabel 26).

Istilah dasar dan satuan pengukuran

Tekanan atmosfer adalah tekanan kolom udara yang memanjang dari permukaan bumi sampai batas atas atmosfer per satuan permukaan bumi.

Satuan tekanan:

1 bar = 1 juta dyne/cm2; 1/1000 batang = 10mb

Dalam sistem SI 1Pa = 1N/m2 = 10-5 = 0,01 mb.

Untuk tujuan praktis, satuan pengukuran berikut digunakan:

1 hPa = 100 PA = 1 mb = 0,75 mmHg.

1 mmHg = 1,33 hPa

Tekanan sebesar 1012 hPa sesuai dengan massa kolom air raksa 760 mm pada t = 0ºС pada garis lintang 45º dan di permukaan laut disebut tekanan atmosfer normal.

oleh angin disebut pergerakan horizontal udara relatif terhadap permukaan bumi. Angin dicirikan oleh kecepatan dan arah. Kecepatan angin diukur dalam m/s, lebih jarang dalam km/jam atau titik. Arah angin ditentukan oleh rhumb atau azimuth dari titik di cakrawala tempat angin bertiup. Saat mengukur angin, 8 arah utama digunakan.

Barometer aneroid BAAM(Gambar 6.1) – digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer dalam kondisi stasioner dan ekspedisi.

Bagian penerima aneroid adalah kotak logam berdinding tebal, di dalamnya terdapat pembuangan udara yang tinggi. Ketika tekanan meningkat, kotak dikompresi, dan ketika tekanan berkurang, kotak diregangkan oleh pegas. Perubahan ini, menggunakan sistem tuas dan rantai, ditransmisikan ke penunjuk yang bergerak sepanjang skala aneroid melingkar, dibagi 0,5 mmHg. Pada pelat jam aneroid terdapat termometer dengan skala 1ºC. Seluruh mekanisme aneroid dibungkus dalam wadah plastik.

Gambar 6.1 – Barometer aneroid BAMM

Pengukuran tekanan diproduksi di tempat yang tidak terjadi perubahan suhu udara secara tiba-tiba. Dengan mengetuk kaca dengan jari Anda, pembacaan diambil dari posisi ujung panah relatif terhadap skala dengan akurasi sepersepuluh divisi (0,1 mmHg atau 0,1 hPa). Koreksi suhu dimasukkan ke dalam pembacaan dengan terlebih dahulu mengukur suhu pada skala termometer perangkat.

Pencatat tekanan udara(Gambar 6.2) berfungsi untuk mencatat perubahan tekanan atmosfer secara terus menerus.

Barograf ditempatkan dalam wadah plastik. Steker logam dipasang ke rangka bawah casing, tempat seluruh mekanisme perangkat dipasang.

Elemen sensitif perangkat ini adalah blok batang, yang dihubungkan ke panah pena melalui sistem tuas. Posisi sekrup yang dapat digerakkan, yang memiliki engsel pada braket, difokuskan dari atas oleh sekrup, dan dari bawah oleh pegas dorong. Tanda pada pita barograf dapat dibuat dengan menekan sebuah tombol.

Gambar 6.2 – Barograf

Pemasangan perangkat dilakukan di rak terpisah dari stasiun cuaca perangkat pemanas, bukaan jendela dan tempat-tempat yang langsung sinar matahari.

Pemrosesan dan pemasangan pita barograf dilakukan dengan cara yang sama seperti dengan termografi. Pita barograf diletakkan pada interval horizontal yang sama setiap 2 mb dan ditandai setiap 10 mb. Pada skala waktu vertikal, pembagian antara busur yang berdekatan adalah 15 menit untuk harian dan 2 jam untuk putaran mingguan mekanisme jam.