Как работает барометр анероид кратко

Обновлено: 03.07.2024

Барометр – это прибор для измерения определённого давления воздуха на предметы.

На сегодняшний день существуют такие разновидности:

Жидкостные барометры.
Ртутные.
Барометры-анероиды.
Электронные.

Принцип работы барометра

Внешне жидкостный барометр имеет вид стеклянных трубок, взаимодействующих друг с другом как сообщающиеся сосуды в соответствии с гидростатическими законами. Заполняет их ртуть или другие легкие по весу жидкости (глицерин, масло).

Чашечный барометр

Чашечный – стеклянная трубка с закрытым концом и чашкой, показания давления определяют, замеряя высоту столбика жидкости, который начинается от уровня чашки и заканчивается отметкой верхнего мениска.

Сифонный барометр

Сифонный - трубка с закрытым длинным концом, сифонно-чашечный – две трубки, одна в открытом виде, другая в закрытом + чашка, в них показания давления воздуха устанавливают с помощью определения разности уровней столбика жидкости в первой и второй трубке.

Ртутный барометр

Ртутный барометр - пара сообщающихся сосудов, внутри - ртуть, верх одной стеклянной трубки, длиной примерно в 90 см, закрыт, там нет воздуха. В зависимости от изменений в давлении ртуть под воздействием воздуха поднимается либо опускается в стеклянной трубке, а небольшой поплавок показывает движение ртутной массы и останавливается на отметке, показывающей её уровень в миллиметрах. Норма – ртуть на отметке 760 мм рт. ст., показания выше этого значения – идет процесс повышения давления, ниже – понижения. Барометры такого типа практически не используются в обычном обиходе, ведь ртуть является опасным ядовитым веществом, конструкция барометра довольно громоздка и требует острожного отношения. Поэтому они широко применяются только в лабораторных условиях, на различных научных метеорологических станциях и в промышленности, там, где важная абсолютная точность передачи данных.

Классический барометр-анероид

(1 - корпус; 2 - гофрированная пустотелая металлическая коробочка; 3 - стекло; 4 - шкала; 5- металлическая плоская пружина; 6 - спиральная пружина; 7 - нить; 8 - передаточный механизм; 9 - стрелка-указатель)

Система работы механического барометр-анероида, в котором отсутствует какая-либо жидкость, основан на принципе воздействия давления воздуха на металл. В середине прибора располагается коробка с тонкими гофрированными стенками из металла, под силой действия воздуха стенки сжимаются или разжимаются, рычажок поворачивает стрелку в ту или иную строну. Бывают настенного и настольного типа, очень удобны и практичны в использовании, поэтому их очень часто используют в домашних условия, в офисах и различных учреждениях.

Электронный барометр

Электронный (или цифровой) барометр - современная разновидность данного прибора, линейные показатели обычного барометра-анероида преобразовываются в электронный сигнал, который обрабатывается микропроцессором и выводится на жидкокристаллический экран. Имеет компактные размеры, прост и удобен в использовании, например, для рыбалки, туризма или как дачный вариант.

На данный момент уже существует цифровой вариант барометров, которые встроены как дополнительная функция в мобильное устройство или в часы-барометры.

Виды барометров

Метеорологические станции до сих пор пользуются барометрами с ртутью, основанными на приборе Торричелли. Считается, что эти измерители самые точные и достоверно показывают изменение давления атмосферы. Но ртуть – вещество опасное для здоровья. Поэтому трубку с жидкостью поместили в латунный короб с отверстием для наблюдения за изменениями столбика. Назвали такой прибор станционным чашечным барометром.

Устройство барометра–анероида состоит из специальной чувствительной коробочки внутри прибора. В ней находится разреженный воздух. В зависимости от степени атмосферного давления, гофрированная коробочка, уменьшаясь или увеличиваясь, приводит в движение зависимую от нее стрелку. Она, в свою очередь, указывает текущее значение.

Как пользоваться барометром?

Имея дома простую модель барометра, можно легко узнать показатели атмосферного давления на текущий момент. Следует посмотреть на стрелку измерителя: на какую величину она указывает, она и будет показателем давления. Также шкала имеет дополнительные уточнения, указывающие на штормовые явления, ясную погоду, переменную облачность, дожди, сухость и т. д.

Очень важно знать, как пользоваться барометром, метеозависимым людям, так как они чувствительны к состоянию погоды. Перед изменениями климатических условий давление начинает менять показания. Отслеживая эту перемену, можно заранее подготовиться.

Как настроить барометр механический?

Для правильного измерения атмосферного давления вам необходимо отрегулировать барометр. Прослушав прогноз погоды в месте вашего нахождения, нужно установить указательную стрелку на показатель высоты местности над уровнем моря. Для этого найдите винт регулировки на задней части прибора. Следя за шкалой, установите правильное положение.

Вторая стрелка фиксирует давление в атмосфере на текущий момент. Повернув ручку измерителя, установите указатель на данную величину. Далее эта стрелка будет указывать на падение и рост давления в атмосфере в период изменений. Периодически проверяйте ваш прибор при возникновении подозрения на сбой в работе. Для этого отклоните его назад на 45 градусов или приподнимите нижнюю сторону висящего на стене прибора на ту же величину. В жидкостном измерителе ртуть заполнит всю трубку, и вы услышите щелчок.

Барометр механический имеет стрелку, которая на циферблате будет поворачиваться по кругу. В любом другом случае обратитесь в ремонтную службу. Где бы ни находился барометр, в квартире или на улице, он покажет одинаковое значение, так как прибор очень чувствителен. Главное, не ошибитесь с показаниями высоты вашей местности.

Как строятся графики?

Российская сеть метеорологических обсерваторий и станций огромна. Их работа заключается в постоянном наблюдении за изменениями климата на земле. Исследования проводятся с помощью новейших приборов измерения атмосферных явлений. Это позволяет прогнозировать погоду на ближайшее будущее. Для его составления ученые собирают все показатели текущего состояния атмосферы. На основе этих данных они могут составить график атмосферного давления и спроектировать его изменения.

Прогнозы важны для предупреждений о штормовом порыве ветра, сельского хозяйства, тепловых сетей и для многих других человеческих решений. Составленный график атмосферного давления за определенный период помогает установить, как меняется температура воздуха, когда наступает похолодание, в какой период ожидать циклон дождей или сильных ветров. С помощью графика можно сравнить, в какой год зима была самой суровой, а лето - самым жарким.

Виды рыбацких барометров

Барометр рыбака может быть бытовым и карманным. В первом случае прибор устанавливают на столе или вешают на стену, обеспечивая доступ воздуха. Карманный измеритель более удобен. Его можно взять с собой на рыболовное место. Барометры для рыбалки также выпускаются в нескольких видах: содержащие ртуть, механические и электронные. Последний вид пользуется большой популярностью, так как он не только легок и удобен в использовании, но и, кроме измерения давления, может определить температуру воздуха, влажность, высоту. Прибор имеет и много других дополнительных функций.

Анероидный барометр: принцип работы

Принцип действия анероидного барометра основан на функционале расширения и сжатия полой металлической капсулы.

Если функциональными компонентами ртутного барометра выступают стекло и ртуть, анероидные барометры выгладят достаточно сложными измерительными приборами, где используется механизм, подобный часовому.

Капсула анероида представляет устройство движения от изменения давления воздуха.

Обычно чувствительная капсула изготавливается на основе сплава бериллия и меди. Остальной механизм сделан из нержавеющей стали (AISI 304L и т.п.), оснащён подшипниками, сделанными из драгоценного материала (синтетические рубины или сапфиры).

Конструкция анероидного барометра

Проектный вариант конструкции любого анероидного барометра включает:

тщательный анализ сжимающих и расширяющих свойств вакуумной капсулы,
конструкцию системы температурной компенсации,
механическую конструкцию связи между вакуумной капсулой и развёрткой индикатора.

Схемотехника прибора в упрощённом изложении: 1 – металлическая пружина; 2 – указательная стрелка индикатора; 3 – цепь передачи; 4 – механические связи; 5 – рабочая капсула с вакуумом внутри

Рабочая чувствительная капсула анероидного барометра тонкостенная, полая, имеет форму сильфона. Воздух из капсулы удаляется полностью, поэтому степень сжатия и расширения сосуда строго зависят от упругости материала и поддерживающих пружин.

Разработчики анероидного барометра, как правило, предварительно рассчитывают, насколько анероидная капсула допускает расширение или сжатие относительно расчётного диапазона давлений. Основываясь на движениях сжатия расширения, разработчиками прибора определяются связи преобразования движений капсулы в движение индикатора развертки на шкале анероидного барометра.

Принцип действия механизма прибора измерения давления

Анероидный барометр чувствителен к изменениям температуры, поскольку капсула прибора и существующие соединения обладают свойствами расширяться или сжиматься при температурных колебаниях. Кроме того, упругие свойства материала капсулы также изменяются под влиянием температуры.

Существует несколько способов компенсации температурных перемещений компонентов анероидного барометра. Одним из наиболее элегантных решений является использование биметаллической полосы. Биметаллическая полоса состоит из двух плоских кусков металла, изготовленных из различных типов элементов или сплавов, сваренных один с другим.

Упрощённая схема механизма, указывающая на исполнение компенсационную деталь – биметаллическую полосу, в конструкции прибора: 1 – капсула под вакуумом; 2 – биметаллическая полоса; 3 – опорные подшипники; 4 – стрелка указатель

Учитывая предсказуемость изменения температуры биметаллической полосы и капсулы, биметаллическую полосу допустимо использовать для компенсации движений капсулы. По мере изменения температуры, два компонента биметаллической полосы расширяются в разной степени.

Этот фактор заставляет биметаллическую полосу изгибаться относительно компонента с меньшим коэффициентом расширения. Движение изгиба можно использовать для перемещения стрелки индикатора или сжатия вакуумной капсулы барометра для компенсации изменения температуры.

Связь между анероидной капсулой (сильфоном) и разверткой индикатора, по сложности механизма аналогична швейцарским часам. Фактически, качественная барометрическая связь включает массу одинаковых компонентов. Цель этой рычажной связи состоит в том, чтобы передать малое горизонтальное движение расширяющегося сильфона в движение стрелки циферблата. Используется форма рычага в виде качели.

Непосредственно конец качели движется по увеличенной дуге, относительно осевой точки. Благодаря тяге вакуумной капсулы, расположенной рядом с шарниром рычага, похожего на качели, перемещение значительно увеличивается на дальнем конце рычажной системы.

Любая нелинейность движения вакуумной капсулы компенсируется барабаном (улиткой). Барабан (изобретение Леонардо да Винчи) представляет собой шкив, наделённый спиральными зубьями, имеющий форму конуса.

В нулевой точке анероидного барометра конец рычага соединен цепью с серединой барабана. Когда сжимается рабочая капсула, барабан вращается, сдвигая цепь до меньшей длины. Любое незначительное движение цепи вызывает такое же движение стрелки индикатора барометра.

Изготовление прибора в заводских условиях

Корпус анероидного барометра отливают из латуни, бронзы или стали. Также не исключаются варианты вырезания из дерева. Менее дорогие корпуса — штамповки из стали или алюминия, покрытые декоративной отделкой. Литьё производится путём заливки расплавленного металла в специальную форму с последующим затвердеванием.

Исполнение корпусное для приборов измерения давления поддерживается в самых различных вариациях, включая широкое разнообразие отделочных элементов и материалов

После того, как металл затвердел, форма снимается с корпуса. Штамповка включает вдавливание плоского куска металла между двумя штампами при высоких давлениях. Обработка корпуса завершается удалением лишнего металла, оставшегося в процессе литья:

шлифовка любых шероховатых краев,
полировка до блеска.
покрытие лаком или прозрачным пластиком (в отдельных случаях).

Половинки рабочей капсулы измерительного прибора — тонкие листы из меди / бериллия (толщиной около 0,05 мм), штампуют на специальной матрице. Отдельные компоненты сварены электронно-лучевым методом.

Электронно-лучевая сварка выполняется автоматическими роботизированными сварочными машинами, поскольку сварщик-человек не в состоянии обеспечить степень точности, необходимую для соединения таких деталей без повреждения.

В качестве компенсаторов температуры анероидных барометров обычно выступает биметаллическая полоса. Эта деталь крепится сваркой или клёпкой одного конца полоски к корпусу барометра. Сварка включает частичную плавку, как корпуса, так и биметаллической полосы, так что обе части надёжно соединяются. Окончательно анероидный барометр собирается на стенде.

Виды барометров

Ртутный – прибор, измеряющий давление. Принцип действия заключается в движении ртути, относительно нанесенной шкалы.

Жидкостный – прибор, с помощью которого уровень давления измеряется уравновешиванием веса столба жидкости атмосферным давлением.

Барометр-анероид – принцип действия и отображение показателей основывается на изменении размеров герметичной металлической коробки, заполненной разрежённым воздухом, под действием на её поверхность атмосферного давления.

Электронный – это современный вид прибора, который преобразовывает линейные показатели классического анероида в электронный сигнал. Обработанные микропроцессором сигналы, отображаются на жидкокристаллическом экране.

Барометр-анероид - это самый распространенный из вышеперечисленных приборов, благодаря своим небольшим размерам и отсутсвию жидкости в механизме. Рассмотрим его более детально.

Строение атмосферного барометра

Круглая серебряно-никелевая пластина.
Коробка с ребристыми основаниями.
Передаточный механизм.
Возвратная пружина.
Указательная стрелка.

Атмосферный барометр - принцип работы

Самозаписывающий барометр

Используется для записи метеорологических данных относительно колебаний атмосферного давления. Другими словами, это усовершенствованный барометр-анероид, с добавлением в барокамеру часового механизма, аппарата удерживающего проградуированную бумагу и стрелки-привода, которая наносит на бумагу чернильную линию.

Показатели расхождений давления фиксируются постоянно. Для метеорологов это основной документальный факт изменения погоды в ближайшее время. В зависимости от размеров барабана – продолжительность запечатления записи может составлять от нескольких часов до одной недели. Особая конструкция позволяет снимать показатели и следить за атмосферными показателями в любое время.

Барометр в телефоне - что это

Технологии не стоят на месте, и теперь измерить атмосферное давление можно с помощью мобильного устройства. Многие пользователи современных гаджетов, столкнувшись с новой функцией, задаются вопросом – барометр в телефоне, что это? Современная миниатюрная метеостанция позволяет пользователю телефона постоянно проверять в электронном виде уровень атмосферного давления. Отследив показатели давления за определённое время, можно узнать - приближается циклон или антициклон. Эти показатели будут полезны для людей с повышенной чувствительностью к резким перепадам давления.

Возможности мобильного устройства на этом не останавливаются. В электронном виде оно показывает высоту, географическую ширину и долготу, что, в свою очередь, способствует быстрому поиску аппарата и определению точного места его нахождения. Благодаря спутникам GPS процесс быстр и точен. Мобильный барометр – это точный высотомер. Точность определения нахождения пользователя сводятся до радиуса в 3 метра. Именно такими приборами пользуются альпинисты в горах. Но большую популярность они приобрели в авиационной сфере.

Благодаря своим основоположникам его называют Гарвардским. Экономический барометр лежит в основе формирования эконометрики. Предсказывает изменение конъюнктуры, динамики спроса и предложения и т.п.

Гарвардский барометр - это описание эмпирических закономерностей и экстраполяции за последние месяцы наблюдения.

В их основу включено исследование динамики развития разных показателей экономики.

Манометр

Стоит отметить еще одно устройство, которое также измеряет давление, только не воздуха, а газов и жидкостей – этот прибор называется манометр. Эти два прибора очень взаимосвязаны. Сумма показаний манометра и барометра - это давление абсолютное, которое имеет больший показатель, чем атмосферное.

С детства мы привыкли слышать про высокое или низкое атмосферное давление, но не понимали, как его определить, и почему оно высокое или низкое. В сегодняшней статье мы поближе познакомимся с прибором, назначение которого – решать задачу определения указанных параметров.

Особенности

Барометр-анероид – это бытовой прибор, предназначенный для слежения за разностью давления атмосферы механическим способом. Это устройство очень чувствительно и способно показать разницу давления даже при подъёме на лифте. При наблюдении за его показателями можно заметить определённые изменения при смене погоды. Таким образом, можно предсказывать многие изменения: перед тем, как погода испортится, атмосферное давление уменьшается, а перед приходом ясного денька – увеличивается.

Перед снятием показаний с устройства необходимо учитывать высоту его расположения над уровнем моря. Чем выше находится прибор, тем меньше будет атмосферное давление. При подъёме на незначительную высоту показания будут сокращаться на 1 мм рт. ст. примерно каждые 12 метров подъёма.

У барометра-анероида есть один недостаток – это воздействие температуры воздуха на пружину. Разница температурных показаний заставляет металл сужаться при похолодании и расширяться от нагрева без изменения давления атмосферы. Чтобы сделать поправку на температуру, современные модели оснащаются термометрами-компенсаторами.

Благодаря им, в показания прибора можно внести поправки.

Принцип действия и устройство

Состоит описываемый прибор из металлической круглой коробки, изготовленной из закалённой стали (иногда из никелевого серебра). Рёбра этой детали имеют гофрированное покрытие. Это необходимо для придания конструкции жёсткости, поскольку внутри создаётся сильно разряженная среда путём вакуумирования. В таких условиях постоянно находится обратная пружина и стрелки механизма.

При воздействии давления атмосферы на стенки прибора происходит сужение либо расширение. Во время такого сжимания верхняя площадка начинает прогибаться и тянуть закреплённую на ней пружинку вниз. В моменты уменьшения нагрузки верхняя половина площадки, наоборот, изгибается наверх и давит на пружину. К возвратной пружинной детали через возвращающий механизм закреплена стрелка, которая перемещается по шкале значений.

Для получения максимально точных показаний необходимо производить сравнения со значениями барометра из ртути. Существует 3 основных поправки на ртутный:

по шкале, а именно на неодинаковое реагирование на различных зонах шкалы;
по температуре – учитывается погрешность на физическое изменение металла при воздействии на него температуры;
иные погрешности, которые обусловлены изменением эластичности и жёсткости металлических деталей со временем.

Разлиновка шкалы производится в соответствии со значениями барометра из ртути. Применив барометрическую формулу, можно рассчитать высоту, на которой находится прибор. Замеряя давление атмосферы в верхней и нижней измеряемой точке, удастся определить разницу по давлению и перевести её в метры. Этот способ измерения называется барометрическим нивелированием. Таким способом происходит вычисление высоты точки наблюдения в GPS устройствах.

Разновидности

Впервые этот прибор был описан в 1644 г. учёным из Италии Эванджелистом Торричелли. Этим приспособлением оказался первый барометр на ртути (жидкостный), измерения значений в котором производились в соответствии с высотой столба ртути. Схема такого приспособления очень проста. Стеклянный столб имеет запаянный верх, а его низ погружен в ёмкость со ртутью. Во время проведения эксперимента на улице была очень хорошая и ясная погода. Тогда столбик ртути замер на высоте в 760 мм, что впоследствии и было принято за оптимальный показатель.

Ртутные модели применяются в наше время на метеорологических станциях, поскольку имеют высокую точность, а вместе с ней недостатки в виде небезопасности, хрупкости конструкции и громоздкости.

На сегодняшний день это контрольный прибор, по которому настраиваются все остальные устройства.

Анероидный вариант на сегодняшний день является самым распространённым среди бытовых версий.

Существует 4 вида подобных устройств:

жидкостный – в этом приборе применяется принцип выравнивания массы столба жидкости с окружающим его давлением;
ртутный – замер давления атмосферы происходит благодаря высоте столба ртути с прикреплённой к нему шкалой;
барометр-анероид – приспособление функционирует по принципу изменений размера коробки с разряженной средой внутри, под влиянием давления атмосферы изменяется её размер;
электронный барометр – этот подвид барометра использует преобразования изменений коробки барометра-анероида в цифровой сигнал либо при помощи тензопреобразователя, который очень чувствителен, и изменение давления атмосферы воспринимается как деформация, а также изменение сопротивления.

Рассмотрим модели барометров-анероидов.

БАММ-1. Это устройство предназначено для замера атмосферного воздействия, находясь на земле и в помещениях. Этот вид внесён в Госреестр измерительных приборов и может применяться для проверки рабочих мест.

М-67. Прибор имеет более точные показания, а при своих конструктивных особенностях температурный диапазон работы составляет от -10 до +50 С.

М-110. Этот барометр предназначен для промышленного применения.

ББ-0.5М. Бытовой прибор, предназначенный для размещения на стене, хорошо подходит метеозависимым людям для слежения за изменением давления атмосферы.

БР-52. Школьный барометр-анероид, устроен таким образом, что позволяет использовать его для опытов.

Как пользоваться?

При снятии показаний с описываемого прибора необходимо понимать, что он не даёт 100% гарантии в изменении погоды или в количестве выпавших осадков. Он не покажет, какой атмосферный фронт пришёл на проверяемую территорию. Метеорологи применяют много дополнительных приборов и снимков для определения погоды.

Сам прибор даёт только представление о том, в какую сторону будут изменяться погодные условия. Он покажет, будет ли погода переменчива в худшую либо в лучшую сторону. Устройство необходимо метеозависимым людям для контроля собственного самочувствия:

в холодный зимний сезон при понижении давления можно ждать заморозков, а при повышении ожидается потепление и возможное выпадение снега;
в летнее время повышение давления свидетельствует о приближении жарких и сухих дней, а снижение предупреждает о приближении дождя.

Скорость изменения значений тоже расценивается как наиболее вероятное изменение погоды. А когда давление уменьшается постепенно, тогда в течение суток будет ухудшение погоды. Возможен ветер и осадки. Если стрелка резко упала, следует ожидать сильный ветер и проливной дождь с грозой.

Резкое падение стрелки ещё может сказать о его начале примерно через 2 часа. Когда стрелка замерла и держится на определённом уровне, тогда можно рассчитывать на уменьшение ветра и прекращение осадков.

Чтоб правильно понимать показания прибора, нужно постоянно следить за ним. При хорошей погоде снимать все значения можно 2 раза в день, а в непогоду нужно контролировать устройство каждые 2–3 часа.

После появления электронного барометра необходимость в его настройке отпала, но на рынке все ещё остаются классические варианты с необходимостью регулярной подстройки.

Их любят за презентабельную внешность и отсутствие необходимости в замене батареек.

Рассмотрим краткую инструкцию, как настроить барометр-анероид дома.

Подстроить механический барометр несложно – для этого нужно знать величину давления, которое имеется в конкретной местности в конкретное время. Это можно узнать на сайте ближайшей метеостанции, посмотрев или прослушав сводки погоды после новостей по радио или телевидению.
Имея точные показания ртутного барометра, возможно провести сравнение его показаний и показаний своего прибора.
Если показания разнятся, то необходимо откалибровать ваш прибор. Для этого найдите на задней части устройства регулировочный винт, постепенно путём закручивания или выкручивания винта выставите нужные показания.
Если на вашем устройстве отсутствует регулировочный винт, значит, производитель этого прибора использовал иной способ настройки — поворотом циферблата относительно стрелок.

Ознакомиться со способом настройки своего прибора вы сможете в руководстве по эксплуатации, где в деталях описана настройка и калибровка устройства.

О том, как устроен и действует барометр-анероид, вы можете узнать ниже.

Барометр анероид – бытовое механическое устройство, позволяющее отслеживать разницу в значениях атмосферного давления. Современные модели отличаются высокой чувствительностью и могут регистрировать изменения даже при движении в лифте. Наблюдая за барометром, можно улавливать закономерности в колебаниях давления в разных погодных условиях. Это позволяет предсказывать изменения климата. Перед похолоданием давление падает, перед наступлением ясных дней – растет.

Описание и назначение прибора

Перед тем как читать показания, нужно принять во внимание высоту над уровнем моря. Чем одна больше, тем ниже давление. При подъеме на 12 метров оно падает на 1 мм.рт.ст.

Конструкция и принцип работы

В герметично запаянный корпус помещена гибкая конструкция с гофрированными стенами – капсула. Ее изготавливают из сплава на основе меди. Иногда используются и некоторые виды стальной фольги.

Передаточный механизм соединяет капсулу с пружиной и стрелкой, выведенной на шкалу. Последняя зачастую имеет 2 типа градуировки – мм.рт.ст. и гПа. Это упрощает считывание показаний из-за отсутствия нужды переводить одни единицы измерения в другие. Обычно у устройства есть обозначения цветом или подписями фрагментов шкалы: ясно, дождь и т.п.

Снаружи корпуса (как правило, снизу сзади) есть болт для регулировки. С его помощью можно настроить барометр, подтягивая или расслабляя пружину.

Некоторые модели также оборудованы компенсационным термометром, гигрометром, измерителем высоты.

Принцип работы барометра выглядит так: атмосфера внутри корпуса разрежена, капсула в этих условиях становится очень чуткой, сжимаясь или разжимаясь при изменении давления. При этих колебаниях объема передаточная пружинка перемещает указатель по шкале. Когда она сжимается, верхняя стенка делает прогиб и утягивает связанный с ней конец пружины книзу. Когда давление падает, стенка, напротив, выгибается.

Чтобы получить точнейшие показания, данные прибора сравнивают с полученными на ртутном барометре. Есть 3 типа поправок:

по температуре – связана с изменением качеств металла механизмов при колебаниях температуры;
по шкале – степень неоднородности реагирования на колебания давления на разных участках шкалы;
дополнительная – связанная с постепенным износом компонентов устройства по мере эксплуатации.

Для бытовых измерений такие поправки делать нет нужды. Их используют в случаях, когда важна высокая точность данных (в лабораториях и т.д.).

Наличие у модели компенсаторного термометра является плюсом, так как металлические компоненты пружинного механизма реагируют на температуру. При похолодании (при постоянном значении давления) они сужаются, а при потеплении – расширяются. Термометр помогает вносить поправки в показания, если это необходимо.

Разновидности и сфера применения

В продаже можно встретить разные виды устройств, заточенные под различные цели. Их используют в промышленности, лабораториях, учебных заведениях, а также в быту для предсказаний погоды.

Среди популярных моделей можно выделить:

БАММ-1 – используется для измерений на поверхности земли и в помещениях. Используется для проверки рабочих мест.
БР-52 – устройство для учебных заведений, применяется для демонстраций и опытов в школах.
М-67 – контрольный прибор высокой точности, способный работать при температурах от -10 до +50 градусов.
М-110 – используется в промышленности.
ББ-0.5М – бытовое устройство для домашнего применения. Монтируется на стену.

Некоторые умельцы практикуют и изготовление самодельных барометров. Для них используют капсулы из бериллиевой бронзы и стандартные часовые индикаторы на 0,01 мм.

Степень точности барометра

Наибольшей точностью из всех барометров отличаются ртутные модели. Их используют как эталон. Обусловлена эта точность устойчивостью к температурным колебаниям и влажности воздуха. Вещество не испаряется в атмосферу и не замерзает.

Сопоставимой точностью обладают электронные устройства. Анероиды более подвержены действию температур, чем ртутные измерители, а жидкостные модели – еще более.

Современные анероиды имеют высокую точность, регистрируя изменение давления даже при подъеме в лифте. Наилучшие показатели имеют устройства, работающие с 10-12-ступенчатой гофрированной колбой. Точность таких моделей – до 0,05%.

Как читать показания

Некоторые модели измерителей имеют пару стрелок: контрольную и движущуюся. Первая фиксирует показатель давления, имевший место в начале наблюдения, вторая – значение в текущий момент времени. Разница показателей помогает определить, насколько изменился параметр за некоторый период.

В градуировке используются такие единицы измерения:

Миллиметры (или – в некоторых странах – дюймы) ртутного столба. При использовании барометров ориентируются, прежде всего, на эту единицу.
Паскали (Па), а также гПа и мПа.
Бары (1 бар = 100 000 Па = 0,1 мПа). В моделях для домашнего пользования часто присутствует шкала миллибар (мбар).

Шкала прибора может быть одинарной или двойной. Отечественные модели обычно используют варианты с мм.рт.ст. и Па (гПа). Как и другие типы барометров, анероид прогнозирует погоду лишь в краткосрочной перспективе (в пределах суток). Также у всех классов этих устройств неширокий радиус действия – около 30 км (при циклонах он несколько увеличивается).

Чаще всего шкала начинается с 710 мм.рт.ст. (у некоторых моделей значение меньше). Точкой отсчета принимается нормальное давление, характерное для данного региона и высоты в ясную погоду. Его усредненное значение – 760 мм.рт.ст. Для других местностей число будет иным (к примеру, в горах оно меньше). Усредненные данные для той или иной географической точки определяют метеорологические службы. От этого показателя отсчитывается и интерпретируется характер перемещения стрелки. Так отслеживают, падает давление или поднимается, и насколько. Чем быстрее перемещается стрелка и чем значительнее амплитуда, тем точнее прогноз и тем скорее наступят предсказываемые изменения.

Настройка прибора

Чтобы настроить модель, нужно точно знать значение давления в данной местности в текущий момент времени. Его можно выяснить в ближайшей метеостанции или из погодной сводки. Еще один вариант – провести сверку с точным ртутным барометром.

При разнице показаний устройство потребуется откалибровать. Сзади нужно отыскать регулировочный винт и, закручивая или ослабляя его, установить на приборе нужные показания.

Если винта нет, калибровка выполняется поворотом циферблата по отношению к стрелкам. Заглянув в инструкцию по эксплуатации, можно найти детальные указания по регулировке прибора.

Атмосферное давление — это сила, с которой атмосфера давит на все предметы, находящиеся в ней, на единицу площади поверхности.

Атмосферное давление с увеличением высоты уменьшается, так как над точкой располагается столбец воздуха с меньшей высотой и воздух начинается разряжаться.

Атмосферу можно измерить, так как воздух имеет вес. Плотность воздуха у поверхности Земли составляет 1 , 29 к г м 3 .

За единицу измерения величины атмосферного давления, согласно общепринятым нормам, принято брать миллиметры ртутного столба (сокращенно — мм. рт. ст.).

Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (обозначается как Па), в Российской Федерации допущены к использованию метр водяного столба, миллиметр водяного столба или, самые распространенные, бар и миллиметр ртутного столба.

Атмосферное давление называется нормальным, если при температуре 0 °C высота столба ртути равна значению 760 мм.

Для определения атмосферного давления используют прибор под названием барометр. Их подразделяют на ртутные, жидкостные и безжидкостные — механические и электронные.

Ртутный барометр представлен стеклянной трубкой, запаянной с одной стороны. Внутри данной трубки находится ртуть. Во время эксперимента открытый конец трубки опускают в сосуд, который не полностью заполнен ртутью. В зависимости от того, происходит рост или упадок давления, ртуть в трубке начинает расти, и наоборот.

Безжидкостный барометр (барометр-анероид или механический барометр, как его называют сегодня) представляет собой металлическую круглую коробку, изготовленную из закаленной стали. При воздействии атмосферного давления на стенки коробки происходит их сужение или расширение.

Описание и назначение барометра анероида

Барометр-анероид — это механический прибор, предназначенный для отслеживания разницы в значениях атмосферного давления. Такой барометр очень чувствителен и способен показывать изменение атмосферного давления при смене погоды и даже при подъеме на лифте.

Физической измеряемой величиной у данного барометра является атмосферное давление в паскалях и в мм рт. ст.

Принято градуировать шкалу барометра-анероида в гПа и в мм рт. ст., сравнивая с показаниями ртутного барометра.

При измерении значения атмосферного давления необходимо учитывать высоту нахождения барометра-анероида над уровнем моря.

У барометра-анероида имеется недостаток, связанный с воздействием температуры на пружину. Металл, в зависимости от температуры, начинает сужаться или расширяться, что может повлиять на результат измерения атмосферного давления. Для поправки на температуру современные приборы оснащаются термометрами-компенсаторами.

Пользоваться таким барометром можно в промышленности, в учебных заведениях, в лабораториях. Также прибор применяют в быту для предсказания погоды.

Технические характеристики данного прибора:

диапазон измеряемого атмосферного давления: 80-106 к П а (600-800 мм рт. ст.);
допускаемая погрешность: +0,2 к П а (1,5 мм рт. ст.);
максимальный предел дополнительной погрешности: 0,5 к П а (3,75 мм рт. ст.);
цена деления шкалы: 0,1 к П а (1,0 мм рт. ст.).

Конструкция, механизм работы

Барометр-анероид состоит из металлической круглой коробки, изготовленной из закаленной стали. Ребра имеют гофрированное покрытие. Это необходимо для жесткости конструкции, потому что внутри прибора путем вакуумирования создается сильно разряженная среда. Внутри прибора находится пружина и стрелки механизма.

Принцип работы барометра-анероида: атмосферное давление давит на стенки прибора, вследствие чего происходит сужение или расширение стенок.

Во время сжимания начинает прогибаться верхняя площадка, и далее она тянет закрепленную пружину вниз. Во время уменьшения сжимания происходит обратное действие, верхняя площадка изгибается наверх и давит на пружину.

Через возвращающий механизм к возвратной пружинной детали закреплена стрелка, которая перемещается по шкале значений.

В чем измеряют давление

Как писалось выше, атмосферное давление чаще всего измеряют в миллиметрах ртутного столба (сокращенно — мм. рт. ст.).

В Международной системе единиц (СИ) атмосферное давления измеряют в паскалях (обозначается как Па).

Одним из важных приборов, использующихся при предсказании погоды, является барометр. Изначально был изобретён ртутный барометр, однако ртуть — это небезопасное вещество, и в ртутном барометре количество его достаточно велико. Поэтому в современной практике используется барометр-анероид. Кратко поговорим о том, что измеряет барометр-анероид и каков его принцип действия.

Атмосферное давление и его измерение

Температурные условия на Земле таковы, что некоторые вещества находятся в газообразном состоянии и образуют атмосферную оболочку планеты. Земного притяжения достаточно, чтобы удерживать её от рассеивания в космическом пространстве, в отличие, скажем, от Луны. Кроме того, верхние слои атмосферы давят на нижние, это и является причиной появления атмосферного давления.

Впервые атмосферное давление было измерено Э. Торричелли в XVII в. Для этого была взята запаянная с одного конца стеклянная трубка, наполненная ртутью. Если опустить открытый конец трубки в чашку с ртутью, подняв запаянный конец вверх, ртуть в трубке опустится приблизительно до высоты 760 мм. В запаянном конце трубки над ртутью при этом появится пустота, названная торричеллиевой.

Рис. 1. Торричеллиева пустота

Из курса физики 7 класса известно, что ртуть в трубке имеет такую высоту, чтобы уравновешивать давление воздуха, следовательно, давление можно выражать в единицах высоты ртутного столба и измерять с помощью обычной линейки. Такой прибор, состоящий из трубки с ртутью и линейки, называется ртутным барометром.

Ртуть можно заменить любой другой жидкостью, в том числе водой. Однако вода в 13,5 раз легче ртути, а значит, и столб её в трубке будет во столько же раз выше и составит около 10 м. Измерять высоту такого столба неудобно, но такие барометры также существуют.

Рис. 2. Водяной барометр

Барометр-анероид

Ртутный барометр является простым и точным прибором для измерения атмосферного давления, но ртуть — ядовитое вещество, имеющее свойство медленно испаряться (и пары ртути также ядовиты).

Поэтому изобрели барометр, в котором не использовалась ртуть для измерения (анероид, то есть безжидкостный). Главная часть устройства барометра-анероида — это запаянная металлическая гофрированная коробочка, из которой выкачан воздух. Под действием атмосферного давление коробочка немного сжимается, и тем сильнее, чем выше давление. Если давление ослабевает, гофрированная часть коробочки немного распрямляется. Таким образом, толщина такой коробочки будет всегда пропорциональна величине давления, действующей снаружи.

К коробочке припаяна тяга, которая через специальный рычажный механизм передаётся на стрелку, шкала которой может быть проградуирована любым удобным образом — хоть в миллиметрах ртутного столба, хоть в стандартных единицах СИ — паскалях.

Рис. 3. Устройство барометра-анероида.

Как правило, в таких барометрах в рычажном механизме имеется специальный настроечный винт, позволяющий менять положение стрелки. Изменение толщины коробочки очень невелико, и при промышленном производстве выдерживать требуемую точность изготовления слишком накладно. Поэтому коробочка изготавливается с некоторым допуском, а точное выставление значения атмосферного давления производится с помощью настроечного винта по эталонному барометру.

Что мы узнали?

Барометр-анероид — это прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления и не содержащий внутри жидкости. Его основой является гофрированная коробочка, изменение толщины которой с помощью рычажного механизма передаётся на стрелку.

Читайте также: