Барометр для чего используется в географии
Что такое барометр, как им пользоваться и кто его изобрел: интересные факты
Барометр – специальный прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления. Ртутный барометр изобрел известный математик и физик Эванджелиста Торричелли. Это событие произошло в 1644 году. Изначально устройство представляло собой тарелку, в которую была налита ртуть, и пробирку в виде колбы. Несмотря на простую конструкцию, при повышении атмосферного давления ртуть перемещалась вверх и наоборот. Впоследствии барометр был усовершенствован и появился анероид (устройство отличается отсутствием жидкости и наличием чувствительной внутренней коробочки с разреженным воздухом).
Фотография барометра
Исследования для изобретения барометра
Итальянский ученый в 17-ом веке проводил исследования для создания барометра. К настоящему времени прибор модернизировали и продолжают активно использовать для составления прогноза погоды на ближайшие дни. Измерение атмосферного давления воздуха позволяет прогнозировать погодные изменения.
Известный итальянский ученый Торричелли изобрел ртутный барометр благодаря проведенному опыту. Основная задача опыта заключалась в определении влияния атмосферного давления на планету Земля и особенности погодных условий.
Для проведения опыта использовалась полая стеклянная трубка
На ней размещалось одно отверстие. Трубка была наполнена ртутью. Затем конец был закрыт. После этого колбу перевернули и поместили в чашку с той же жидкостью с дальнейшим освобождением отверстия. Наполнитель вылился только частично. Оставшееся количество наполнителя остановилось на показателе 760 мм. В трубке над оставшейся жидкостью был создан вакуум. Это исследование помогло создать первую разновидность барометра. В дальнейшем ученые начали изобретать другие модели, отличающиеся усовершенствованным исполнением.
Барометр работает, так как атмосферное давление влияет на поверхность жидкости в колбе, и ртуть может повышаться или понижаться.
Старинный чертеж барометра
Типы барометров
Все барометры разделены на 2 большие группы: механические и электронные. Зная, кто придумал барометр самого простого типа, важно учитывать отличия между доступными разновидностями. К тому же в 21-ом веке производители продолжают придумывать усовершенствованные модели, отличающиеся высоким уровнем функциональности.
Механический барометр
Такие устройства являются ртутными. Использование механических барометров в быту считается опасным: ртуть является токсичным веществом. В бытовых условиях используют только безжидкостные механические барометры (анероиды), но они отличаются меньшей точностью.
На задней стенке любого механического барометра установлен регулировочный винт. Рекомендуется регулярно настраивать устройство, чтобы оно было более точным.
Спереди находится еще одна стрелка, но она не связана с механизмом. Ее возможно поворачивать только вручную.
Передняя стрелка позволяет следить за колебаниями атмосферного давления в течение нескольких дней
Для фиксирования текущих показаний следует выставлять стрелку на отметку с учетом актуальных данных (их определяет задняя стрелка). Регулярный контроль положения двух стрелок позволяет определять погодные изменения.
Механические барометры бывают настольными и настенными. Обычно их используют в учебных заведениях, офисах.
Настольный механический барометр
Электронный барометр
Современные устройства являются электронными. Они также работают на основе датчика-анероида, сигнал которого преобразуется в электрический потенциал. Затем сигнал обрабатывает микропроцессор.
На дисплее отображаются удобные для восприятия данные: вы вправе сами настраивать необходимую информацию
Современные электронные барометры предлагаются с дополнительными полезными функциями:
Некоторые модели электронных барометров отличаются легким весом и компактными размерами, поэтому они становятся портативной метеостанцией. Такие устройства полезны для рыбаков и охотников.
Электронный барометр
Электронные барометры отображают атмосферное давление в миллибарах (оптимальное значение – 1013) или гектопаскалях (1013 гПа). В СНГ стандартом являются миллиметры ртутного столба со стандартным значением в 760 мм рт.ст.
Советы по настройке барометра
Барометр обязательно настраивают. Вот наши советы:
Такая настройка обязательна перед началом использования устройства. Затем показания снимают дважды в день в одинаковое время. Если отмечаются нестабильные погодные условия, показатели снимают чаще (примерно раз в 2 часа). Перед тем как узнать показания, желательно постучать пальцем по стеклу и снизить трение в системе привода стрелки для правильной фиксации.
Определить атмосферное давление
Особенности трактовки данных
Барометр определяет показатель атмосферного давления. Снижение показателей предвещает ухудшение погоды, повышение – улучшение. Также учитывают динамику изменений:
Зимой высокое атмосферное давление свидетельствует о заморозках, низкое – о потеплении и дожде. Летом повышение свидетельствует о предстоящей жаре, понижение – о прохладной и ненастной погоде. При устойчивой погоде в 10 и 22 часа дня будет максимум, в 4 и 16 часов – минимум.
Использование барометров по-прежнему важно для людей. Современные барометры помогают быстро и легко определить погодные условия.
Когда и для чего нужен барометр. Способы его применения в домашних условиях
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.
Цифровой вариант барометров, которые встроены в виде дополнительной функции в мобильное устройство, в часы-барометры и как отдельное приложение для смартфонов.
Видео
Немного истории
Барометр – это измеритель давления воздуха в атмосфере. Опыт ученого, придумавшего барометр, состоял в том, чтобы определить, как атмосфера давит на поверхность земного шара. Для этого он взял полую трубку из стекла. На ней было отверстие с одной стороны. Ученый наполнил ее ртутью. Затем, закрыв конец, он перевернул колбу, поместил ее в чашку с той же жидкостью и освободил отверстие. Часть наполнителя вылилась, а некоторое количество осталось в трубке, остановившись на показателе 760 мм. В трубке над жидкостью образовался вакуум.
Ученый понял принцип работы барометра. Объясняется он тем, что атмосфера оказывает давление на поверхность жидкости, находящейся в чаше, заставляя ртуть в столбике повышаться или понижаться. Колебания жидкости зависят от силы давления атмосферы. Также было замечено, что на атмосферное давление влияют различные погодные условия. Если же к прибору ученого присоединить измерительную шкалу, то мы получим простейший барометр.
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 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.
У некоторых приборов в наличии две указательные стрелки. Одна самостоятельно передвигается за счет изменения давления на связанную с ней коробочку, другая находится в неподвижном состоянии, и ею можно руководить самостоятельно. Она является неким «предсказателем» на ближайшее время. Если ее совместить с ведущей стрелкой, то через несколько минут можно понять, давление будет падать или расти. Указательная стрелка будет отклоняться вверх или вниз.
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.
Метеозависимость и для чего нужен барометр
О том, что погода и самочувствие человека имеют тесную взаимосвязь, известно с древних времен. Все реагируют на изменение климатических параметров по-разному. У одних людей обостряются проявления проблем с дыхательной системой, у других возникают перебои с работой сердца и сосудов, почек. Чувствительны к изменениям погоды люди с повышенным и пониженным давлением.
По статистическим данным, более половины взрослого населения страдает различными хроническими заболеваниями. Таким людям жизненно необходимо противостоять изменениям погоды, принимая профилактические меры. Метеозависимое население обязано знать, что такое барометры и для чего они нужны.
Стрелка прибора указывает на понижение атмосферного давления? Внимание, гипотоники! Вы можете подготовиться к капризу природы, увеличив длительность прогулок на свежем воздухе и принимая тонизирующие препараты на основе женьшеня, элеутерококка.
Если атмосферное давление выше нормы, осторожность следует соблюдать тем, чье собственное давление повышено. Врачи рекомендуют в этот период запастись настойками пустырника, поменьше нервничать и отложить физические нагрузки до лучших времен.
Типы барометров
Все барометры разделены на 2 большие группы: механические и электронные. Зная, кто придумал барометр самого простого типа, важно учитывать отличия между доступными разновидностями. К тому же в 21-ом веке производители продолжают придумывать усовершенствованные модели, отличающиеся высоким уровнем функциональности.
Механический барометр
Такие устройства являются ртутными. Использование механических барометров в быту считается опасным: ртуть является токсичным веществом. В бытовых условиях используют только безжидкостные механические барометры (анероиды), но они отличаются меньшей точностью.
На задней стенке любого механического барометра установлен регулировочный винт. Рекомендуется регулярно настраивать устройство, чтобы оно было более точным.
Спереди находится еще одна стрелка, но она не связана с механизмом. Ее возможно поворачивать только вручную.
Передняя стрелка позволяет следить за колебаниями атмосферного давления в течение нескольких дней
Для фиксирования текущих показаний следует выставлять стрелку на отметку с учетом актуальных данных (их определяет задняя стрелка). Регулярный контроль положения двух стрелок позволяет определять погодные изменения.
Механические барометры бывают настольными и настенными. Обычно их используют в учебных заведениях, офисах.
Настольный механический барометр
Электронный барометр
Современные устройства являются электронными. Они также работают на основе датчика-анероида, сигнал которого преобразуется в электрический потенциал. Затем сигнал обрабатывает микропроцессор.
На дисплее отображаются удобные для восприятия данные: вы вправе сами настраивать необходимую информацию
Современные электронные барометры предлагаются с дополнительными полезными функциями:
Некоторые модели электронных барометров отличаются легким весом и компактными размерами, поэтому они становятся портативной метеостанцией. Такие устройства полезны для рыбаков и охотников.
Электронный барометр
Электронные барометры отображают атмосферное давление в миллибарах (оптимальное значение – 1013) или гектопаскалях (1013 гПа). В СНГ стандартом являются миллиметры ртутного столба со стандартным значением в 760 мм рт.ст.
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.
Барометр для рыбака
Любителям порыбачить давно известно, что изменения в атмосфере влияют на улов. Барометр рыбака необходим для измерения давления воздуха, изменение которого влияет на объем улова. Используя его, можно с точностью выделить удачный день для рыбалки.
Хороший клев обеспечен в то время, когда показания барометра практически не меняются в течение 3-4 дней. Если же величина изменилась минимум на 8 единиц, то заниматься рыболовством бесполезно. При повышении давления рыба поднимается к поверхности воды. Быстрое снижение стрелки прогнозирует появление бури и отсутствие клева.
Настройка
Далее будет дано руководство по настройке механического барометра. Этот вид барометров относится к наиболее чувствительным к внешним воздействиям. Завод-изготовитель проводит настройку и калибровку всех приборов. Но при длительной эксплуатации, или в результате посторонних воздействий, устройство начинает показывать данные с небольшими погрешностями. Настраивают барометр следующим образом:
Некоторые виды механических барометров оснащаются калибровочным винтом для грубой и точной настройки. Нужно предельно осторожно проворачивать данный винт, без перекручивания. Также запрещается давить на винт, бить по нему. В остальном, настройка барометра ничем не отличается от настройки обычных механических часов.
Далее будут даны рекомендации, как пользоваться барометром.
Барометр. Что и как измеряет?
Барометр — это прибор для измерения атмосферного давления. Он используется метеорологами для прогнозирования краткосрочных изменений погоды. Например, если атмосферное давление падает, могут ожидаться штормы и дожди. А наличие барометра в квартирах, где проживают пожилые метеочувствительные члены семьи, может предотвратить у них сердечный приступ.
Классификация и виды
Практически используются три типа барометров, принцип действия которых по определению атмосферного давления различен:
Кроме того, существуют и самодельные барометры, которые показывают результат, достаточный для практических наблюдений за погодой.
Как работает барометр?
Ртутный барометр показывает меняющееся положение ртутного столба для данной местности (за 0 берётся барометрическое давление на уровне моря). Во время циклонической природной деятельности давление падает, что вызывает соответствующее уменьшение высоты ртутного столба. Когда циклон уступает место антициклону, низкое атмосферное давление сменяется более высоким, которое повышает уровень ртути в стеклянной трубке.
В анероидном барометре индикатором изменяющегося давления является линейное расширение материала исполнительного элемента. Существует целый класс сплавов, который отличается определёнными значениями коэффициента линейного расширения. Чаще других используются немагнитный коррозионно стойкий сплав 36НХТЮ (ЭИ702) на основе никеля, либо бериллиевая бронза БрБ2.
Те же марки сплавов используются и в регистрирующих датчиках электронных барометров, а результат изменения их размеров отображается на дисплее. В таких приборах также учитывается изменение температуры воздуха. Это, в свою очередь, влияет на электропроводность материала. Изменяющаяся ёмкость влияет на силу электрического тока, протекающего через датчик, который и регистрирует изменения в давлении воздуха.
Таким образом, ртутные, анероидные и цифровые барометры работают по одному и тому же физическому принципу расширения и сжатия в зависимости от температуры окружающей среды, хотя и делают это по-разному.
Как пользоваться барометром?
Точность отсчёта зависит не только от устройства прибора, но и от того, где его расположить и в каких условиях содержать. Устанавливая барометр, важно помнить о следующем:
Некоторые типы бытовых барометров (например, Утёс БТК-СН) отличаются не только хорошей точностью показаний, но и привлекательным внешним видом, поэтому часто используются как декоративный элемент интерьера. В конструкции предусмотрена стрелка, перемещение которой позволяет оценить интенсивность изменения давления.
Барометр БАММ-1 более прост по дизайну, предназначается для использования на метеорологических станциях. Он не имеет пружин, а потому менее требователен к условиям эксплуатации. Точность – на уровне электронных барометров.
Контрольный барометр М-67 оснащён дисплеем, отличается высокой точностью считываемой информации, но его компоновка предполагает только горизонтальное рабочее положение, что не всегда удобно.
Барометр своими руками
Понадобятся новый воздушный шарик и банка ёмкостью 2 л. Создание барометра анероидного типа ведётся в такой последовательности:
Поскольку высота над уровнем моря не изменяется, то относительные показания вашего «барометра» в бытовых целях будут достаточно точными. Там же можно записывать и числовые показатели давления. Для этого используют данные метеосайтов, работающих по вашему региону.
Принцип работы барометра
Барометр – это прибор для измерения определённого давления воздуха на предметы.
На сегодняшний день существуют такие разновидности:
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
Ртутный барометр
Классический барометр-анероид
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
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.
Существуют барометры, имеющие название «анероид». В них нет жидкости.
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.
У некоторых приборов в наличии две указательные стрелки. Одна самостоятельно передвигается за счет изменения давления на связанную с ней коробочку, другая находится в неподвижном состоянии, и ею можно руководить самостоятельно. Она является неким «предсказателем» на ближайшее время. Если ее совместить с ведущей стрелкой, то через несколько минут можно понять, давление будет падать или расти. Указательная стрелка будет отклоняться вверх или вниз.
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.
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).
Драгоценный материал используется под изготовление подшипников анероидного барометра с целью получения малого сопротивление на трение. Корпусная часть анероидного барометра допускает исполнение из любых материалов, но обычно сделана из латуни (смесь меди и цинка). Есть много видов латуни. Распространенным корпусом является «часовой вариант», где используется смесь 65% меди + 35% свинца.
Конструкция анероидного барометра
Проектный вариант конструкции любого анероидного барометра включает:
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:
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.
Строение атмосферного барометра
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.
Изображаемый «рисунок» на бумаге прибора называется барограммой. В процессе работы барографа, в соответствии с часовыми показателями, механизм наматывает на своё основание специальную бумагу, по поверхности которой скользит и отмечает показатели отклонений атмосферного давления прикрепленная стрелка с чернилами.
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.
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.
«Нестандартный барометр»
Благодаря своим основоположникам его называют Гарвардским. Экономический барометр лежит в основе формирования эконометрики. Предсказывает изменение конъюнктуры, динамики спроса и предложения и т.п.
В их основу включено исследование динамики развития разных показателей экономики.