17. yüzyılda insanoğlu havanın belli bir ağırlığının olduğunu fark etmiş ve ispatlamıştır. Çeşitli nesneler üzerindeki baskısının varsayımı, özel bir cihaz - bir barometre yardımıyla kanıtlandı. Bu makalede tartışılacaktır.

Hava basıncını ölçen bir cihaz

Bir tanımla başlayalım. Barometre, nesneler üzerindeki belirli bir miktardaki hava basıncını ölçen bir cihazdır. E. Torricelli mucidi oldu. 1644'te barometre, cıva ile doldurulmuş bir tüp ve bir ölçüm ölçeğiydi. Barometrenin test edildiği gün cıva seviyesi 760 mm civarındaydı ve bu seviyedeki işaretin normal basınç olarak kabul edilmesinin nedeni buydu. Bu tür cihazlar hala meteoroloji istasyonları tarafından kullanılmaktadır.

Cıvalı barometrenin icadından iki yüzyıl sonra, birçok çalışma sonucunda, Lucien Vidi tarafından temelde yeni, sıvısız bir tip tasarlandı. Daha sonra aneroid barometre olarak adlandırıldı. Aneroidler var oldukları süre boyunca birçok kullanıcı arasında büyük popülerlik kazandılar çünkü boyutları küçük, hafif ve doğru. Cıvalı barometrelerle karşılaştırıldığında, aneroidlerin kullanımı tamamen güvenlidir.

barometre türleri

Cıva - basıncı ölçen bir cihaz. Çalışma prensibi, cıvanın uygulanan ölçeğe göre hareketidir.

Sıvı - bir sıvı kolonunun ağırlığını atmosferik basınçla dengeleyerek basınç seviyesinin ölçüldüğü bir cihaz.

Aneroid barometre - çalışma prensibi ve göstergelerin görüntülenmesi, mühürlü boyuttaki bir değişikliğe dayanır. metal kutu, yüzeyindeki hareketin altında, seyreltilmiş hava ile dolu atmosferik basınç.

elektronik modern görünüm klasik bir aneroidin doğrusal göstergelerini elektronik bir sinyale dönüştüren bir cihaz. Mikroişlemci tarafından işlenen sinyaller sıvı kristal ekranda görüntülenir.

Aneroid barometre, sahip olduğu özellikler nedeniyle yukarıdaki enstrümanların en yaygın olanıdır. küçük boyutlar ve mekanizmada sıvı eksikliği. Daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Atmosferik bir barometrenin yapısı

• Yuvarlak gümüş-nikel plaka.
• Nervürlü tabanlı kutu.
• iletim mekanizması.
• dönüş yayı
• ok işaret ediyor.

Atmosferik barometre - çalışma prensibi

Monte edildiğinde, aneroid bir kutudur. çeşitli mekanizmalar. Belirli bir miktar hava dışarı pompalandığında, bu güçlü bir vakum oluşturur. dönüş yayı, bir indeks oku ve aralarında bir dişli mekanizması. Basıncın etkisi altında, "basınç odasının" duvarları küçülür veya boyut olarak artar ve gösterge, sırasıyla artan veya azalan basınç yönünde ölçüm ölçeğine göre hareket etmeye başlar. Sakin bir durumda ok 760 mm civarında olacaktır.

Kendini kaydeden barometre

Atmosfer basıncındaki dalgalanmalarla ilgili meteorolojik verileri kaydetmek için kullanılır. Diğer bir deyişle, basınç odasına bir saat mekanizması, dereceli kağıdı tutan bir aparat ve kağıda mürekkep çizgisi koyan bir ok sürücüsü eklenmiş geliştirilmiş bir aneroid barometredir.

Alet kağıdında görüntülenen “çizim” barogram olarak adlandırılır. Barografın çalışması sırasında, saatlik göstergelere göre, mekanizma, yüzeyinde mürekkepli ekli bir okun kaydığı ve atmosferik basınç sapmalarının göstergelerini işaretlediği tabanına özel kağıt sarar.

Basınç tutarsızlıkları sürekli olarak kaydedilir. Meteorologlar için bu ana belgelenmiş gerçek hava değişiklikleri yakında. Davulun boyutuna bağlı olarak kayıt süresi birkaç saatten bir haftaya kadar olabilir. Özel tasarım, istediğiniz zaman okuma yapmanızı ve atmosferik göstergeleri izlemenizi sağlar.

Telefondaki barometre - nedir bu

Teknoloji hala durmuyor ve artık atmosferik basıncı kullanarak ölçebilirsiniz. mobil cihaz. Yeni bir özellikle karşı karşıya kalan birçok modern gadget kullanıcısı merak ediyor - telefondaki bir barometre, bu nedir? Modern bir minyatür meteoroloji istasyonu, telefon kullanıcısının atmosferik basınç seviyesini elektronik olarak sürekli olarak kontrol etmesini sağlar. Basınç göstergelerini belirli bir süre takip ederek bir siklonun mu yoksa antisiklonun mu yaklaştığını öğrenebilirsiniz. Bu göstergeler, aşırı duyarlılığı olan kişiler için yararlı olacaktır. keskin damlalar basınç.

Mobil cihazın yetenekleri burada bitmiyor. Elektronik formda, sırasıyla cihazın hızlı aranmasına ve belirlenmesine katkıda bulunan yüksekliği, coğrafi genişliği ve boylamı gösterir. tam konum onun yeri. Sayesinde GPS uyduları süreç hızlı ve doğru. Mobil barometre, doğru bir altimetredir. Kullanıcının konumunu belirleme doğruluğu 3 metrelik bir yarıçapa düşürülür. Dağcıların dağlarda kullandıkları bu cihazlardır. Ancak havacılık endüstrisinde büyük popülerlik kazandılar.

Saate yerleşik barometre

Nispeten yakın zamanda ortaya çıktı. Bu cihazın ne işe yaradığını çok az kişi biliyor ve çoğu merak ediyor - saatteki barometre, nedir bu?

Anlamaya çalışalım. Belirli saat türlerindeki barometre elektronik veya mekanik. elektronik görünüm- atmosferik basınç verilerini sağlamaktan ve bunları bir telefonda olduğu gibi ekranda görüntülemekten hiçbir farkı yok. Mekanik basınç göstergesine sahip saat, aneroidin kusursuz bir şekilde doğru bir mini kopyasıdır. Tek fark, okumaları görüntülemek için basitleştirilmiş ölçektedir. Barometre saatlerinin maliyeti oldukça yüksektir, ancak kural olarak darbeye dayanıklı ve su geçirmezdirler.

"Standart Dışı Barometre"

Kurucuları sayesinde Harvard adını almıştır. Ekonomik barometre, ekonometrinin oluşumunun temelini oluşturur. Piyasa koşullarındaki değişiklikleri, arz ve talep dinamiklerini vb. tahmin eder. Harvard Barometresi, gözlemin son aylarındaki ampirik modellerin ve tahminlerin bir açıklamasıdır. Ekonominin çeşitli göstergelerinin gelişim dinamikleri üzerine yapılan bir araştırmaya dayanmaktadırlar.

Geliştirme tahmini grafiksel olarak gösterildi. Grafikte çizilen her eğri çizgi, bir veya daha fazla göstergeyi gösteriyordu. Örneğin, "A" eğrisi, ortalama döviz kurlarındaki (borsa) değişiklikleri yansıtıyordu; "B" eğrisi, toptan eşya fiyat endeksini ve cirodaki (üretim) değişiklikleri gösteriyordu; "C" eğrisi - para piyasasındaki menkul kıymetlerin fiyatındaki büyümeyi veya düşüşü gösterir. İÇİNDE mükemmel durum grafik - "A" ve "C" göstergeleri, birinci birimin maksimumu ve ikinci birimin eğrisinin minimumu seviyesinde çakışmalıdır.

W. Persons ve W. Mitchell'in liderliği sayesinde Amerika Birleşik Devletleri bu tür cihazları 1925 yılına kadar kullandı. Harvard Mitchell Barometresi, ilk güçlü düzenleyici ve faktörlerin göstergesidir. ulusal ekonomiülkeler. Gerçeklerin bu şekilde inşa edilmesi ve sergilenmesinin popülaritesi ve etkinliği göz önüne alındığında, bu yöntem dünyadaki birçok ülke tarafından benimsenmiştir. Dünya. Ancak birçok ülkenin ekonomideki göstergelerin bu oranına göre gelişme olasılığı uzun süredir yoktu, çünkü İkinci Dünya Savaşı öncesi ve sonrası - içinde yüzdeönemsiz hale geldiler. Savaşa katılan tüm ülkelerin ekonomileri tam bir düşüş içindeydi ve yükselişi "dizlerinden" çözmek için her ülke kendi para birimini istikrara kavuşturmak için kendi yöntemlerini uyguladı. Eski gösterge yükseltme (krizden çıkma) yöntemleri hiç kullanılmadı, ancak Mitchell'in attığı temeller dünya ekonomisi için emsal oldu.

basınç ölçer

Basıncı da ölçen, ancak havayı değil, gazları ve sıvıları ölçen başka bir cihaza dikkat çekmeye değer - bu cihaza manometre denir. Bu iki cihaz birbirine çok bağlıdır. Manometre ve barometre okumalarının toplamı, atmosferik basınçtan daha yüksek bir göstergeye sahip olan mutlak basınçtır.

Çözüm

İÇİNDE modern dünya Barometre, meteorolojinin ana araçlarından biridir. Kağıt üzerindeki işaretli göstergeler, birçok kişinin atmosferik basınçta yaklaşan değişiklikleri öğrenmesine ve buna göre bunlara hazırlanmasına yardımcı olur. Bu özellikle hipertansif hastalar için geçerlidir. Barometre evde isteğe bağlı bir öğedir, ancak yardımcı eleman veya iç mekana ek olarak - arzu edilir. Modern çerçeveleme çok istenen cihaz herhangi bir iç çözüme sığmasını sağlar.

Tüm yüzeylerde atmosferik basıncı ölçmek için kullanılan en doğru araçlardan biri meteoroloji istasyonları, sözde istasyon kabı barometresidir. Yaklaşık 80 cm uzunluğunda ve 1 cm2 kesitli bir cam tüptür. Üst ucu kapatılır ve alt açık uç cıvalı bir bardağa indirilir. Tüp cıva ile doldurulur; tüpün doldurulmamış kısmında - havasız (daha kesin olarak, son derece seyreltilmiş) alan.

Tüpü korumak için mekanik hasar metal bir çerçeve içine alınmıştır. Bir deniz bardağı barometre cihazının şematik diyagramı: tüpteki cıva sütununun yüksekliğini belirlemek için gerekli olan, her iki tarafta biri diğerinin karşısında iki uzunlamasına yarık yapılmıştır. Ön yuvanın sol tarafında bir ölçek uygulanır: eski barometrelerde, milimetre cinsinden, yenilerinde, milibar cinsinden. Terazideki basıncı okumak için sürmeli hareketli bir halka kullanılır. Verniyenin yuva boyunca hareketi, üzerinde bulunan bir vida yardımıyla gerçekleştirilir. Sağ Tarafçerçeveler. Saymadan önce, verniyenin alt kesimi görünür cıva menisküsünün üst noktasına getirilir ve ardından basınç onda birle okunur: tamsayılar verniyenin alt kesiminden ve onda biri - verniyenin bölümlerinden (0'dan 9'a kadar) sayılır. Ondalıklar (mm veya mb), ölçekteki herhangi bir bölümle tam olarak çakışan verniyer bölümü ile değerlendirilir. Cıvalı kaba havanın girmesine izin vermek için, içinde bir vidalı kapakla gevşek bir şekilde kapatılmış küçük bir delik açıldı.

İstasyon kabı barometresi, meteoroloji istasyonuna dikey konumda özel bir kabine kurulur.

Deniz cıva barometresi, adından da anlaşılacağı gibi, gemilerdeki atmosferik basıncı ölçmek için tasarlanmıştır. Prensip olarak, istasyon kabı barometresi ile aynı şekilde düzenlenmiştir ve ondan daha küçük boyutları ve uçlarında uzantıları olan daha dar bir barometrik tüpü farklıdır. Tüpün orta kısmının kılcalın kalınlığına kadar daraltılması, geminin hareketi sırasında tüpteki cıva dalgalanmasını azaltmak ve penetrasyona karşı korumak için yapılır. hava balonları cıva içine. Cıva kabı, istasyon barometresinden daha dar yapılmıştır. Ayrıca, geminin hareketinin barometrenin durumu ve okumaları üzerindeki etkisini de büyük ölçüde ortadan kaldırır.

Deniz barometresi, bir gimbal üzerinde kapalı bir alanda bir gemide asılıdır.

Aneroid barometre veya basitçe aneroid, gemilerdeki atmosferik basıncı ölçmek için yaygın olarak kullanılan basit ve kullanımı kolay bir araçtır.

Aneroidin çalışma prensibi, atmosferik basınç altında içi boş yassı metal bir basınç kutusunun duvarlarının deformasyon derecesinin ölçülmesine dayanır.

Cihazın alıcı kısmı olan aneroid kutusu, atmosferik basınçtaki değişikliklere karşı çok hassastır. Basınç kutusunun hassasiyeti, içindeki havanın çok güçlü bir şekilde boşaltılmasıyla sağlanır. Basınç arttığında kutu büzülür ve azaldığında genişler. Atmosfer basıncının etkisi altında mümkün olan kutunun tamamen deformasyonunu önlemek için, kutuyu gererek üzerine etki eden atmosferik basıncı dengeleyen kavisli bir yay takılır.

Kutunun sıkıştırma ve gerilimi, bir çubuk ve kaldıraç sistemi aracılığıyla barometre göstergesine iletilir. Aneroid ölçeği ya milimetre ya da milimetre cıva sobası cinsinden derecelendirilir. Aneroid, tüm basınçlarda basınç kutusu sıcaklığının 0° olması koşuluyla kalibre edildi. Bu nedenle, sıcaklığa bağlı olan aneroid okuma düzeltmesini belirlemek için, basıncı okurken her seferinde cihazın sıcaklığı belirlenir. İkincisi, anaroidin ön yüzeyindeki kavisli bir yuvaya monte edilmiş bir termometre ile belirlenir.

Aneroid mekanizması yuvarlak metal veya plastik bir kutu içine alınır ve camla kaplanır. ön taraf. Cihaz her zaman açılır kapaklı özel bir durumda saklanır.

Aneroid barometre, cıvalı barometreye kıyasla daha az hassas bir alettir, ancak kabın hareketine neredeyse duyarsızdır. Bu, gemide kullanmayı ve saklamayı daha uygun hale getirir. Aneroidlerin ana dezavantajı, anerondia kutusunun ve yayın zamanla oluşan artık deformasyonu nedeniyle hassasiyetlerinin ve gösterge doğruluğunun kademeli olarak azalmasıdır. Bu eksiklikleri ortadan kaldırmak için, doğrulama bürosunda Hidrometeoroloji Hizmetinin özel kurumlarında aneroidler periyodik olarak kontrol edilmelidir. Aneroidlerin doğrulanması her altı ayda bir yapılmalıdır.

Barograf, atmosferik basınçtaki değişikliklerin sürekli olarak kaydedilmesi için tasarlanmıştır. Cihazı bir termografınkine benzer. Ayrıca algılama ve yazma olmak üzere iki ana bölümden oluşur. Metal ayırıcılarla birbirine bağlanan birkaç (5-10) anerontal kutu, bir basınç alıcı görevi görür. Atmosfer basıncının etkisi altında mümkün olan kutuların tamamen deformasyonunu önlemek için, her birine yay tipi bir yay yerleştirilmiştir.

Değişen atmosferik basıncın etkisi altında ortaya çıkan tüm basınç kutuları serisinin küçük dikey yer değiştirmeleri şeklindeki kısmi toplam deformasyon, bir kaldıraç sistemi aracılığıyla, ucuna bir tüyün monte edildiği bir oka iletilir.

Basıncın eğri şeklinde kaydı, bir saat yardımıyla yavaşça dönen bir tambur üzerinde gerçekleşir. Tamburun üzerine yatay çizgiler (mb cinsinden basınç) ve dikey yaylarla (saat ve dakika cinsinden süre) ayrılmış bir kağıt bant konur.

Tamburun tam dönüş zamanına bağlı olarak barorifler "günlük" ve "haftalık" olur.

Bir barograf kullanarak, herhangi bir zamanda atmosferik basıncın yalnızca spesifik değeri değil, aynı zamanda herhangi bir zaman aralığındaki değişikliğinin büyüklüğü ve doğası da belirlenebilir.

Atmosfer basıncındaki değişiklik, mevcut ve yaklaşmakta olan hava durumuyla çok yakından ilişkili olduğundan, bunu yelken koşullarında tahmin etmek için, basıncın mutlak değerini bilmekten çok, son birkaç saatteki değişikliğin büyüklüğü ve niteliğini bilmek önemlidir.

Gemideki barograf şuraya yerleştirilmiştir: içeride yaylı çatlaklardan veya özel bir rafa veya masaya yapıştırılmış.

Basıncı ölçen alete denir basınç ölçer. Göstergeler olabilir sifon veya kaliks türleri.

Sifon tipi manometre, su veya cıva ile doldurulmuş U şeklinde bir cam tüptür (Şekil 2.1).

Manometrenin uçlarından biri sızdırmazdır ve hava girişi yoktur; açık uçlu bağlı atmosferik hava. Tüpün iki dirseğindeki sıvı seviyelerindeki fark, basınç birimleriyle derecelendirilir.

Bardak tipi manometre, üstü kapalı ve sıvıyla dolu dikey bir cam tüp içerir (Şekil 2.2).

Tüpün alt ucu, kısmen sıvıyla dolu bir rezervuara daldırılır. Tüpteki sıvı sütununun oluşturduğu basınç, atmosfer basıncı ile dengelenir. Bardak tipi manometrenin (0,1 mmHg) yüksek ölçüm doğruluğu, aneroid barometreleri ve altimetreleri kontrol etmek için standart bir araç olarak kullanılmasına izin verir.

Pirinç. 2.1. Sifon tipi manometre

Pirinç. 2.2.

cıva barometresi dır-dir klasik örnek fincan tipi manometre. Cıvalı barometre ile ölçülen atmosfer basıncı:

cıvanın yoğunluğu nerede, 13600 kg/m3; G- serbest düşüş ivmesi, m/s2; H- cıva sütununun yüksekliği, m.

Bir cıva manometresinin görünümü Şek. 2.3.

Barometre, cıva ile doldurulmuş ve bir cıva tankına daldırılmış bir cam tüp içerir.

Tanktaki cıva seviyesi, koni şeklindeki bir kemik kullanılarak izlenir.

Cıvalı manometre, yüksek hassasiyet ile karakterize edilir. Cıvalı bir barometrenin basınç ölçüm doğruluğu 0,1 hPa'dır. Dezavantajı cıvanın toksisitesidir.

Avrupa Birliği'nin 5 Haziran 2007 tarihli direktifi uyarınca, Avrupa'da yeni cıva barometrelerinin üretimini fiilen durduran cıva satışına ilişkin bir kısıtlama getirildi.

İki ince (0,2 mm kalınlığında) oluklu metal zardan oluşan bir aneroid kapsül içerir (Şekil 2.4). Kapsülün ortasında hava boşaltılır (basınç 10-2 hPa'dır) veya kapsül 65 mbar basınçta inert bir gazla doldurulur.

Aneroid barometrenin avantajı, kompaktlığı, mekanik dayanıklılığı ve nakliye olasılığıdır. Aneroid kapsüllerin mekanik hareketleri kolayca elektrik sinyaline dönüştürülebildiğinden bu cihazlar otomatik basınç ölçüm sistemlerinde kullanılabilir. Aneroid barometrenin dezavantajı, cıvalı barometreye kıyasla daha düşük ölçüm doğruluğudur.

Pirinç. 2.3. cıvalı manometre

Pirinç. 2.4.

Burdon tüpü atmosferik basınç değiştikçe düzelen yassı, şekli bozulmuş bir borudur (Şekil 2.5).

Bu eliptik tüp, algılama elemanıdır deformasyon tipi. Tüpün bir ucu ölçülen basıncı kaydetmek için açıktır, diğer ucu ise gövdeye sıkı bir şekilde bağlıdır.

Gerilimden kaynaklanan basıncın belirlenmesi boru şeklindeki yay 1849'da Fransız saatçi Eugène Bourdon tarafından patenti alındı ​​ve bu boruya adını verdi.

Bourdon tüpü 10-2 Torr'u (yaklaşık 1 Pa) aşan basınçları ölçmek için kullanılır, ölçüm doğruluğu ± %2'dir.

Pirinç. 2.5. Burdon tüpü

Yöntemler otomatik ölçüm atmosferik basınç

Hava basıncını sürekli olarak kaydetmek için kullanılan bir alet. Kendini kaydeden bir oka bağlı bir aneroid kutuları sütunundan oluşur (Şekil 2.6).

Pirinç. 2.6.

Her aneroid kapsül, iki ince (0,2 mm kalınlığında) oluklu metal zardan oluşur. Kapsülün içindeki hava basıncı 10"2 hPa'dır. Bazen kapsül 65 mbar basınçta inert bir gazla doldurulur. İçindeki kapsül sayısı modern ev aletleri 14'e ulaşabilir. Membranlar, oluklu yüzey ve yayın hareketi nedeniyle gergin bir durumdadır.

Gerilmiş bir telin doğal frekansının gerilimle arttığı bilinmektedir. Matematiksel olarak, bir telin rezonans frekansı ile telin gerilimi arasındaki ilişki şu şekilde verilir:

Nerede F- ana rezonans frekansı diziler, Hz; L- dizi uzunluğu, m; G string gerilim kuvveti, Η; μ - bir dizi uzunluk biriminin kütlesi, kg / m.

Böyle bir cihazın diyaframının 1 alternatif basıncın etkisi altındaki mekanik hareketleri, tele 4 bağlı mıknatıs C'nin hareketi nedeniyle indüktörün 2 elektromanyetik salınımlarına dönüştürülür. Elektromanyetik salınımlar kayıt sistemi 5 tarafından kaydedilir (Şekil 2.7). Bu tür sensörler tungsten, indiyum veya yüksek elastikiyete sahip çelik ve ayrıca "elinvar" gibi alaşımlar kullanır.

Pirinç. 2.7.

Bu sensörlerden birinin tasarımı Şekil 1 de gösterilmektedir. 2.8. Diyafram üzerindeki basıncı artırmak, tel üzerindeki çekme kuvvetini azaltır ve rezonans frekansında bir düşüşe neden olur.

Pirinç. 2.8.

Püskürtülmüş metal veya kuvarstan yapılmış ince bir diyaframdan oluşur. metal yüzeyler. Diyafram, iki kondansatör C1 ve C2 ile birlikte bir elektrik köprüsü oluşturan metal yüzeyli iki kondansatör oluşturur (Şekil 2.9).

Pirinç. 2.9. kapasitif basınç sensörü

Diyafram, bir tarafta atmosferik basınç ve diğer tarafta referans basınç tarafından etkilenmektedir. Dış basınçtaki değişiklikler diyaframın bükülmesine ve buna bağlı olarak diyaframın oluşturduğu kapasitörlerin ve diyaframın her iki yanında bulunan plakaların kapasitansında değişikliklere neden olur. Kapasitanstaki bu değişiklikler (ilk kapasitansın birkaç yüzdesi kadar yüksek olabilir), basınç birimleriyle ölçeklenen kayıt sistemi sinyalinin frekansında bir değişikliğe neden olur.

Kapasitif basınç sensörü, yüksek hassasiyet, küçük boyut, 250 ° C'ye kadar sıcaklıklarda okuma yapabilme özelliği ile karakterize edilir.

tarafından mümkün kılınan bu cihaz modern teknolojiler, bir silikon dioksit tabakası ile birbirine bağlanmış alaşımlardan yapılmış iki silikon plakadan oluşur (Şekil 2.10).

Silikon alaşımları, silikon dioksit kalınlığının ve buna bağlı olarak kapasitörün kapasitansının uygulanan atmosferik basınca bağlı olduğu kapasitör plakaları görevi görür.

C kondansatörünün kapasitansı mesafeye bağlıdır D plakalar arasında (), bu da atmosferik basınca bağlıdır.

Pirinç. 2.10.

Vaisala (Finlandiya) tarafından üretilen barometrik basınç sensörü РТВ210 ile basınç ölçüm aralığı - 500-1100 hPa; -40 ° С ile + 60 ° С arasındaki sıcaklık aralığı; genel doğruluk ± 0,15 - 0,35 hPa; ağırlık 110 g boyutlar 122 mm.

Piezoelektrik basınç sensörü. kristal madde, belirli yönlerde sıkıştırıldığında veya gerildiğinde, elektrik polarizasyonu yokluğunda bile meydana gelir. Elektrik alanı, arandı P " ezoelektrikler. Mekanik deformasyonların etkisi altında bir piezoelektrik yüzeyinde yüklerin ortaya çıkması olgusuna denir. doğrudan piezoelektrik etki ve bir elektrik alanının etkisi altında mekanik deformasyonların görünümü - ters piezoelektrik etki. Piezoelektrikler kuvars, amonyum dihidrojen fosfat (ADP), lityum sülfat, Rochelle tuzu, baryum titanat vb. içerir.

Ücret tutarı Q, kristalin yüzeyinde ortaya çıkan, şu ifade ile belirlenir:

Nerede F- kristale uygulanan kuvvet, N; R - basınç, N/m2; S- kristal yüzey alanı, m2; k- piezoelektrik sabiti, C / N.

Piezoelektrik etki nedeniyle kristalin yüzeylerinde ölçülen voltaj şu şekilde tanımlanır:

Neredesin - gerilim, V; v, kristalin hassasiyetidir, V-m / N; D- kristal kalınlığı, m; R basınç, N/m2.

örnek

Quariu kristali 0,25 cm kalınlığa sahiptir Kristalin hassasiyeti 0,055 V m H-1 ise 345 N/m2 basınç nedeniyle kristalin yüzeylerinde oluşan gerilmeyi belirleyiniz.

çözüm

Denklemleri (2.4) kullanarak şunu elde ederiz:

kontrol görevi

345 N/m2'lik bir basınç altında, 1 cm2'lik bir alana sahip bir kristal bir C yükü oluşturuyorsa, kuvarsın piezoelektrik sabitini belirleyin.

cevap:

plan piezoelektrik sensör basınçlar şek. 2.11.

Pirinç. 2.11.

Piezoelektrik sensörlerin avantajı kompakt olmalarıdır. doğrusal bağımlılık elektrik sinyali Mekanik yükten, geniş bir alanda yüksek stabiliteye sahip olma yeteneği sıcaklık aralığı(1000 ° C'ye kadar).

Hijyen araştırmalarında iki tip kullanılmaktadır. barometreler:

- sıvı barometreleri;

- metal barometreler - aneroid.

Sıvı barometrelerin çeşitli modifikasyonlarının çalışma prensibi şu gerçeğe dayanmaktadır: atmosfer basıncı bir ucu (üst) kapalı bir tüp içindeki bir sıvı sütununun belirli bir yüksekliğini dengeler. Daha az spesifik yer çekimi sıvı, atmosferin basıncıyla dengelenen ikincisinin sütunu ne kadar yüksekse.

En yaygın şekilde kullanılırlar, çünkü sıvı cıvanın yüksek özgül ağırlığı, atmosfer basıncını tüpteki daha düşük bir cıva sütunuyla dengeleyerek açıklanan cihazı daha kompakt hale getirmeyi mümkün kılar.

Üç cıva barometre sistemi kullanılır:

- bardak;

- sifon;

- sifon kabı.

Bu cıva barometre sistemleri Şekil 35'te şematik olarak gösterilmektedir.

Bazı modifikasyonlarda, mm Hg cinsinden iki ölçek vardır. Sanat. ve mb. mm Hg'nin onda biri. Sanat. veya mb, hareketli bir ölçekte sayılır - sürmeli. Bunu yapmak için, verniye ölçeğinin sıfır bölümünü cıva sütununun menisküsünün tepesiyle aynı hizada bir vidayla ayarlamak, barometre ölçeğinde milimetre cıvanın tüm bölümlerinin sayısını ve ilk işarete kadar bir milimetre cıvanın onda birini saymak gerekir. sürmeli terazi, ana ölçeğin bölünmesiyle çakışıyor.

Örnek. Sıfır bölme verniye ölçeği 760 ile 761 mm Hg arasındadır. Sanat. ana ölçek. Bu nedenle, tamsayı bölümlerinin sayısı 760 mm Hg'dir. Sanat. Bu rakama, sürmeli ölçekte sayılan bir milimetre cıvanın onda biri sayısını eklemek gerekir. Ana skalanın birinci bölümü, verniye skalasının 4. bölümü ile çakışmaktadır. Barometrik basınç 760 + 0,4 = 760,4 mm Hg'dir. Sanat.

Kural olarak, bardak barometrelerine (araştırma sırasında beklenen hava sıcaklığı aralığına bağlı olarak cıva veya alkol) bir termometre yerleştirilmiştir, çünkü nihai sonucu elde etmek için basıncı standart koşullar sıcaklık (0°С) ve barometrik basınç (760 mm Hg).

İÇİNDE fincan seferi barometreleri gözlemden önce, cihazın alt kısmında bulunan özel bir vidayı kullanarak fincandaki cıva seviyesini sıfıra ayarlayın.

Sifon ve sifon kabı barometreleri(Şekil 35). Bu barometrelerde atmosferik basınç, tüpün uzun (sızdırmaz) ve kısa (açık) dirseklerindeki cıva kolonunun yükseklik farkı ile ölçülür. Bu barometre, basıncı 0,05 hassasiyetle ölçmenizi sağlar mmHg st. Aletlerin alt kısmındaki bir vida kullanılarak tüpün kısa (açık) dirseğindeki cıva seviyesi sıfıra getirilir ve ardından barometre okumaları okunur.

Sifon kabı muayene barometresi. Bu cihazın iki ölçeği vardır: solda mb cinsinden ve sağda mm Hg cinsinden. Sanat. mm Hg'nin onda birini belirlemek için. Sanat. nonius hizmet eder. Bulunan atmosferik basınç değerleri ve diğer sıvı barometrelerle çalışırken, hesaplamalar veya özel tablolar kullanılarak 0 ° C'ye düşürülmelidir.

Meteoroloji istasyonlarında, barometrelerin okumalarına yalnızca sıcaklık düzeltmesi değil, aynı zamanda sözde sabit düzeltme de dahil edilir: enstrümantal düzeltme ve yerçekimi düzeltmesi.

Barometreler belirli bir mesafeye kurulmalı veya termal radyasyon kaynaklarından izole edilmelidir ( Güneş radyasyonu, ısıtma cihazları), hem de kapı ve pencerelerden uzakta.

Metal aneroid barometre(Şekil 36). Bu cihaz, keşif koşullarında araştırma yaparken özellikle uygundur. Ancak, bu barometre kullanılmadan önce daha doğru olan cıvalı barometreye göre kalibre edilmelidir.

Pirinç. 36. Aneroid barometre

Pirinç. 37. Barograf

Cihazın prensibi ve aneroid barometrenin çalışması çok basittir. Havanın 50-60 mm Hg'lik bir artık basınca çıkarıldığı oluklu (daha fazla esneklik için) duvarlara sahip metal bir ped (kutu). Art., hava basıncının etkisi altında hacmini değiştirir ve sonuç olarak deforme olur. Deformasyon, kaldıraç sistemi aracılığıyla kadran üzerindeki atmosferik basıncı gösteren oka iletilir. Yukarıda bahsedildiği gibi ölçüm sonuçlarını 0°C'ye getirme ihtiyacı nedeniyle aneroid barometrenin kadranına bükülmüş şekilli bir termometre monte edilmiştir. Kadran derecelendirmeleri mb veya mm Hg cinsinden olabilir. Sanat. Aneroid barometrenin bazı modifikasyonlarında, hem mb hem de mm Hg cinsinden iki ölçek vardır. Sanat.

Aneroid altimetre (altimetre). Rakımın atmosferik basınç seviyesine göre ölçülmesinde, hava basıncı ile rakım arasında doğrusala çok yakın bir ilişki olduğuna göre bir düzenlilik ortaya konur. Yani yüksekliğe çıktığınızda atmosfer basıncı orantılı olarak azalır.

Bu cihaz, atmosfer basıncını tam olarak yükseklikte ölçmek için tasarlanmıştır ve iki skalaya sahiptir. Bunlardan birinde basınç değerleri mm Hg olarak işaretlenmiştir. Sanat. veya mb, diğer yandan - metre cinsinden yükseklik. Açık uçakölçeğin uçuş yüksekliğini belirlediği bir kadranla altimetre kullanın.

Barograf (barometre kaydedici). Bu cihaz, atmosferik basıncın sürekli olarak kaydedilmesi için tasarlanmıştır. Hijyenik uygulamada metal (aneroid) barograflar kullanılmaktadır (Şekil 37). Atmosferik basınçtaki değişikliklerin etkisi altında, deformasyonun bir sonucu olarak birbirine bağlı bir aneroid kutusu yığını, kaldıraç sistemini ve bunlar aracılığıyla kurumayan özel mürekkebi olan özel bir kalem üzerinde etkiler. Atmosfer basıncındaki artışla birlikte, aneroid kutuları sıkıştırılır ve kalemli kol yükselir.

Basınç düştüğünde aneroid kutuları içlerine yerleştirilen yaylar yardımıyla genişler ve kalem aşağıya doğru bir çizgi çizer. Sürekli bir çizgi şeklinde rekor basınç, mm Hg cinsinden dereceli bir kalemle çizilir. Sanat. veya mekanik bir sargı vasıtasıyla dönen silindirik bir tambur üzerine yerleştirilmiş kağıt bant. Haftalık veya günlük sargılı barograflar, araştırmanın amacına, amaçlarına ve niteliğine göre uygun dereceli şeritlerle kullanılır. Barograflar, tamburu döndüren elektrikli bir sürücü ile üretilir.

Ancak pratikte bu değişiklik keşif koşullarında kullanımı sınırlı olduğundan cihaz daha az uygundur. Barograf okumaları üzerindeki sıcaklık etkilerini ortadan kaldırmak için, hava sıcaklığına bağlı olarak kolların hareketini otomatik olarak düzelten (düzelten) bimetalik kompansatörler bunlara yerleştirilmiştir. Çalışmaya başlamadan önce, özel vidalı kalem kolu yuvaya takılır. ilk pozisyon bantta belirtilen süreye ve doğru bir cıvalı barometre ile ölçülen basınç seviyesine karşılık gelir.

Barogramları kaydetmek için mürekkep, aşağıdaki tarife göre hazırlanabilir:

Hava hacmini normal koşullara (760 mm Hg, 0°C) getirmek. Barometrik basınç ölçümünün bu yönü, havadaki kirletici konsantrasyonlarını ölçerken çok önemlidir. Bu yönü göz ardı etmek, konsantrasyon hesaplamalarında önemli hatalara neden olabilir. zararlı maddeler yüzde 30 veya daha fazlasına ulaşabilir.

Hava hacmini normal koşullara getirmek, aşağıdaki formüle göre gerçekleştirilir:

(39)

Örnek . Havadaki toz konsantrasyonunu ölçmek için elektrikli aspiratör kullanılarak 200 litre hava kağıt filtreden geçirildi. Aspirasyonu sırasındaki hava sıcaklığı +26 idi. ° C, barometrik basınç - 752 mm Hg. Sanat. Hava hacmini normal şartlara yani 0°C ve 760 mm Hg'ye getirmek gerekir. Sanat.

Örneğin karşılık gelen parametrelerinin değerlerini X formülüne koyarız ve gerekli hava hacmini hesaplarız. normal koşullar:

Bu nedenle havadaki toz konsantrasyonunu hesaplarken hava hacmini tam olarak 180,69 olarak hesaba katmak gerekir. ben 200 değil ben.

Normal koşullar altında hava hacminin hesaplanmasını basitleştirmek için, sıcaklık ve basınç için düzeltme faktörlerini (tablo 25) veya formül 39 ve (tablo 26) için hesaplanmış hazır değerleri kullanabilirsiniz.

Temel terimler ve ölçü birimleri

atmosfer basıncı dünyadan atmosferin üst sınırına kadar uzanan bir hava sütununun dünya yüzeyinin birim başına yaptığı basınçtır.

Basınç birimleri:

1 bar = 1 milyon din/cm2; 1/1000 bar = 10mb

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

Pratik amaçlar için, aşağıdaki ölçü birimleri kullanılır:

1 hPA = 100 PA = 1 mb = 0,75 mmHg

1 mmHg = 1,33 hPa

45º enlemde ve deniz seviyesinde t = 0ºС'de 760 mm'lik bir cıva sütunu kütlesine karşılık gelen 1012 hPa'lık bir basınca denir. normal atmosfer basıncı.

rüzgar tarafından üflenir havanın yeryüzüne göre yatay hareketine denir. Rüzgar, hız ve yön ile karakterizedir. Rüzgar hızı m / s cinsinden, daha az sıklıkla km / s veya noktalarla ölçülür. Rüzgarın yönü, ufukta rüzgarın estiği noktanın yönü veya azimutu tarafından belirlenir. Rüzgar ölçümü yapılırken 8 ana nokta kullanılır.

Aneroid barometre BAAM(Şekil 6.1) - sabit ve keşif koşullarında atmosferik basıncı ölçmeye yarar.

Aneroidin alıcı kısmı, içinde havanın yüksek oranda boşaltıldığı kalın duvarlı metal bir kutudur. Basınç arttığında kutu sıkışır ve azaldığında bir yay ile gerilir. Bu değişiklikler, bir manivela sistemi ve bir zincir aracılığıyla, 0,5 mm Hg'ye bölünmüş dairesel bir aneroid ölçeği boyunca hareket eden bir oka iletilir. Aneroid kadran üzerine 1ºС ölçekli bir termometre monte edilmiştir. Aneroidin tüm mekanizması plastik bir kasa içine alınmıştır.

Şekil 6.1 - Aneroid barometre BAMM

Basınç ölçümü hava sıcaklığında ani değişimlerin olmadığı bir yerde üretilir. Parmağı cama vurarak, okun ucunun ölçeğe göre konumundan onda birlik bir doğrulukla (0,1 mm Hg veya 0,1 hPa) bir okuma alınır. Daha önce cihazın termometre ölçeğinde sıcaklık ölçüldükten sonra, okumalara bir sıcaklık düzeltmesi eklenir.

barograf(Şekil 6.2), atmosfer basıncındaki değişiklikleri sürekli olarak kaydetmek için kullanılır.

Barograf plastik bir kasa içinde yer almaktadır. Cihazın tüm mekanizmasının monte edildiği kasanın alt çerçevesine metal bir tapa takılmıştır.

Cihazın hassas elemanı, bir kaldıraç sistemi ile kalem okuna bağlanan bir barobloktur. Brakette bir menteşeye sahip olan hareketli vidanın konumu, yukarıdan vidayla ve aşağıdan bir itme yayı ile odaklanır. Düğmeye basılarak barograf bandı üzerindeki işaretlemeler yapılabilir.

Şekil 6.2 - Barograf

Aletin kurulumu uzaklıkta meteoroloji istasyonunun ayrı bir rafında üretilir. ısıtma cihazları, pencere açıklıkları ve doğrudan Güneş ışınları.

Barograf bantlarının işlenmesi ve montajı bir termografla aynı şekilde yapılır. Barograf bantları her 2 mb'de bir yatay olarak eşit aralıklarla bölünür ve her 10 mb'de bir resmidir. Dikey zaman ölçeğinde, bitişik yaylar arasındaki ayrım, saat mekanizmasının günlük bir kurması için 15 dakika ve haftalık bir kurması için 2 saattir.