Новости звезд
Как устроен и работает барометр анероид. Барометр - прибор для измерения атмосферного давления
БАРОМЕТР, прибор для измерения давления атмосферного воздуха. Давление есть сила, действующая на единицу площади поверхности. Земная атмосфера, простирающаяся на сотни километров вверх, оказывает давление на поверхность Земли; барометр и служит для измерения этого давления. Атмосферное, или барометрическое, давление измеряется в миллиметрах ртутного столба и в паскалях (см. ниже).
Изменения атмосферного давления, как правило, бывают связаны с изменениями погодных условий. Давление обычно падает перед ненастьем, а его повышение предвещает хорошую погоду. Отмечая на карте изменения давления, можно определять направление ветров и перемещение циклонов. Линии равного давления называются изобарами от греч. isos (равный) и baros (тяжесть). Барометры были приспособлены для измерения высоты, так как давление атмосферного воздуха уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Такими приборами (альтиметрами) оборудуются самолеты, их берут с собой альпинисты.
Существуют два основных типа барометров - ртутный и анероид. Ртутный барометр более точен и надежен, чем анероид. Анероид же более компактен и удобен, его можно сделать карманным.
Ртутный барометр. Ртутный барометр показывает атмосферное давление как высоту ртутного столба, которую можно измерить по прикрепленной рядом шкале. В простейшем виде он представляет собой наполненную ртутью стеклянную трубку длиной около 80 см, запаянную на одном конце и открытую с другого, погруженную открытым концом в чашку (иногда называемую цистерной) со ртутью. В барометрической трубке нет воздуха, и пространство в ее верхней части называется торричеллиевой пустотой.
Чтобы сделать ртутный барометр, нужно сначала наполнить трубку ртутью. Затем, закрыв открытый конец трубки, погрузить его в ртуть, находящуюся в чашке. Стоит отнять преграду с погруженного конца трубки, как ртуть в трубке опустится настолько, что давление ее столба уравновесится атмосферным давлением, действующим на поверхность ртути в чашке. После этого атмосферное давление можно измерить как высоту h столба ртути, который оно уравновешивает. При изменении атмосферного давления высота столба будет изменяться. Среднее атмосферное давление равно 760 мм рт.ст. (1 мм рт.ст. равно 133,3 Па).
Анероид. В анероиде жидкости нет (греч. "анероид" - "безводный"). Он показывает атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создано разрежение. При понижении атмосферного давления коробка слегка расширяется, а при повышении - сжимается и воздействует на прикрепленную к ней пружину. На практике часто используется несколько (до десяти) анероидных коробок, соединенных последовательно, и имеется рычажная передаточная система, которая поворачивает стрелку, движущуюся по круговой шкале, проградуированной по ртутному барометру. Как и у сифонного ртутного барометра, на шкале анероида могут быть сделаны надписи ("дождь", "переменно", "ясно", "очень сухо"), указывающие на погодные условия.
Анероид меньше ртутного барометра, и его показания легче снимать. Им можно пользоваться в экспедиционных условиях, на морских судах, самолетах и пр. Если к его стрелке прикрепить перо, то он будет записывать показания. Такие барографы, т. е. анероиды, регистрирующие барометрическое давление, имеются на всех метеостанциях.
 |
Анероид- барометр-анероид, прибор для измерения атмосферного давления. Приёмной частью анероида служит круглая металлическая коробка с гофрированными основаниями, внутри которой создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления пружина разгибается и верхнее основание коробки поднимается. Перемещение конца пружины через систему рычагов передаётся стрелке, перемещающейся по шкале. В последних конструкциях вместо пружины применяют более упругие коробки. К шкале анероида прикреплен дугообразный термометр (компенсатор), который служит для внесения поправки в показания анероида на температуру. Для получения истинного значения давления показания анероиды нуждаются в поправках, которые определяются сравнением с ртутным барометром. Поправок к анероидам три: * на шкалу - зависит от того, что анероид неодинаково реагирует на изменение давления в различных участках шкалы * на температуру - обусловлена зависимостью упругих свойств анероидной коробки и пружины от температуры * добавочная, обусловленная изменением упругих свойств коробки и пружины со временем. Погрешность измерений анероида составляет 1-2 мбар. Вследствие своей портативности анероиды широко применяются в экспедициях, а также как высотомеры. В последнем случае шкалу анероид градуируют в м.
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРИБОР 4 В ОДНОМ (« VOLTCRAFT »)
Универсальный многофункциональный измерительный прибор 4в1 от Voltcraft (Германия). Измеритель освещенности (люксметр) + измеритель уровня шума (шумомер)+ термометр + гигрометр. Описание мультифункционального прибора 4 в 1 от Voltcraft:
Новый универсальный многофункциональный измерительный прибор 4 в 1 от Voltcraft (Германия) совмещает в одном корпусе 4 прибора: измеритель освещенности (люксметр), измеритель уровня шума (шумомер), термометр и гигрометр. Датчики влажности, температуры и освещенности поставляются на проводе и легко подключаются к прибору. Имеется функция удержания данных и автоматическое запоминание максимальной величины. Большой ЖК индикатор с автоматическим отключением для экономии батареи. Люксметр (измеритель освещенности): от 0,01 до 20000 Люкс, 4 диапазона измерения с разрешением 0,01/0,1/1/10 Люкс. Шумомер (измеритель уровня шума): 35-130 дБ. 2 диапазона с разрешением 0,1 дБ. Частотный диапазон 32 Гц-10 кГц. А/С - характеристики. Термометр: -20°С...+50°С - внутренняя температура / -20°С...+750°С - наружная температура (с датчиком), разрешение 0,1°С/1°С. Гигрометр: 25%-95% с разрешением 0,1%. Комплект поставки: термодатчик, датчик влажности, датчик освещенности, датчик уровня шума (встроенный), батарея 9 Вольт, прочный кейс для переноски. Размер 85х275х30 мм, вес с батареей 250 гр.
Прибор комбинированный тка – пкм Люксметр
Люксметр-яркомер комбинированный ТКА-ПКМ (модель 02) предназначен для измерения следующих параметров окружающей среды внутри помещений:
освещенности (в лк) в видимой области спектра,
яркости (в кд/м 2) накладным методом ТВ-кинескопов, дисплейных экранов и протяженных самосветящихся объектов в видимой области спектра.
Назначение и область применения прибора ТКА-ПКМ-02
Область применения прибора - санитарный и технический надзор в жилых и производственных помещениях, музеях, библиотеках, архивах; аттестация рабочих мест и другие сферы деятельности.
Основные технические характеристики:
Измерение освещенности в видимой части спектра
Диапазон измерения: 10…200 000лк
Предел допускаемой основной относительной погрешности: ±8,0 %
Измерение яркости
Диапазон измерения: 10…200 000 кд/м 2
Предел допускаемой основной относительной погрешности: ±10,0 %
Каким бы лёгким ни казался окружающий нас воздух, он не невесом. При нормальной комнатной температуре один метр кубический окружающей нас смеси газов имеет массу более килограмма. А учитывая высоту земной атмосферы 118 километров (правда, 80% всей её массы сосредоточены в пятнадцатикилометровом нижнем слое), имеем весьма значительное давление у поверхности планеты. Приблизительно на каждый квадратный сантиметр поверхности "давит" около одного килограмма. Не так уж и мало.
Что такое давление
Земная атмосфера чрезвычайно нестатична. Потоки тёплого воздуха, поднимаясь вверх, выдавливают ближе к поверхности остывшие, более плотные, массы газов и водяного пара. Так как нагрев различных участков Земли не одинаков, поднятие в стратосферу одних воздушных масс вызывает приток на их место других, из нижних слоёв. Таким образом, над конкретной точкой земной поверхности в данный момент времени всегда находятся воздушные массы разной температуры, влажности и состава, что вызывает, естественно, и постоянное изменение атмосферного давления.
Так что же измеряет барометр-анероид и какова природа давления? Всё дело в том, что молекулы газа - весьма подвижные частицы. Они находятся в постоянном хаотическом движении (его принято называть "броуновским" по фамилии открывателя данного явления).
На рисунке показано некое ограниченное пространство, внутри которого присутствуют молекулы газа. Они не находятся в состоянии покоя. Двигаясь, отскакивая друг от друга они бомбардируют стенки и дно цилиндра, поршень. Если повысить температуру внутри цилиндра, частички газа ускорятся, их удары станут сильнее - давление возрастёт. Можно сжать газ, приложив усилие к поршню, - расстояние между молекулами станет меньше, их столкновения как друг с другом, так и о стенки цилиндра чаще - снова рост давления.
В чём измеряют давление
В международной системе единиц давление принято измерять в паскалях. Один паскаль - это такое давление, при котором на один квадратный метр поверхности воздействует сила, равная одному ньютону.
Один паскаль - достаточно маленькое давление, гораздо меньше кровяного давления человека или, скажем, давления в шинах автомобилей. Поэтому указанная физическая величина чаще используется с приставкой «мега» (умножить на миллион). Так, к примеру, нормальное давление атмосферы у поверхности Земли равно 0,1 МПа или 100 000 Па.
В технике чаще используют другую величину для обозначения давления, более понятную, а именно - килограммы силы на сантиметр квадратный. В названии этой величины вполне читается и заключённый в ней смысл - сколько килограммов давит на один квадратный сантиметр поверхности.
Самыми первыми устройствами для измерения давления (до того как был изобретён барометр-анероид), были приборы, использующие вес ртути. Поэтому ещё одной единицей измерения, с успехом применяющейся до сих пор, являются миллиметры ртутного столба.
Устройства для измерения давления
Давление бывает истинным и относительным (избыточным). Для измерения истинного давления служит барометр-анероид. Избыточное давление (именно оно интересует автолюбителей, измеряющих давление в шинах) показывает, насколько давление в сосуде превышает давление окружающего воздуха, и измеряется относительно несложно. Механическое устройство сравнивает давление внутри и снаружи. Истинное же давление измерить сложнее, так как сравнивать можно только с глубоким вакуумом. Первыми устройствами такого рода были ртутные барометры. Стеклянная трубка примерно метровой длины наполнялась ртутью, переворачивалась в сосуд, содержащий так же ртуть.
Жидкий металл под собственным весом двигался вниз, над ним образовывался вакуум, давление измерялось разницей уровней ртути в сосуде и в стеклянной трубке. Нормальным принято считать давление 760 мм ртутного столба.
Очевидно, что использование такого прибора не всегда удобно из-за его громоздкости, а также из-за ядовитости паров ртути. Прекрасным изобретением стал барометр-анероид метеорологический, в котором специальный механизм «сравнивает» атмосферное давление с нулевым (глубокий вакуум), которое создаётся в специальном герметичном металлическом сосуде.
БАММ
Барометр-анероид мембранный метеорологический - именно так расшифровывается название наиболее распространённого в мире прибора для измерения давления. Прибор состоит из нескольких мембранных камер, собранных в пакет. Из них откачан воздух.
Так как давление внутри камер нулевое, атмосферное давление, изменяясь, сжимает их или же наоборот - позволяет расшириться за счёт упругости металла. Самые незначительные измерения толщины мембран улавливаются чувствительной стрелкой. Барометр-анероид БАММ, в отличие от древнего ртутного собрата, совершенно безопасен и гораздо удобнее в использовании.
Сам себе метеоролог
Люди, страдающие высоким или низким артериальным давлением, гипертоники, другие метеозависимые граждане, а также любители рыбной ловли чаще всего интересуются атмосферным давлением. Информация, поступающая из СМИ, имеет общий характер, поэтому куда лучше иметь собственный барометр-анероид, цена которого 5-7 тысяч рублей. Такой барометр, как правило, размещают в квартире на видном месте. Он классно смотрится на стене в кабинете охотника или рыбака между трофеями.
Кроме системы «анероид» в настоящее время широко используются электронные варианты, использующие пьезо-эффект. Цена на такой прибор на порядок ниже (может стоить меньше тысячи рублей). Его удобнее носить в рюкзаке, рыболовном ящике -это настоящая метеостанция в кармане.
Современный человек с самого детства получает доступ к сложным и функциональным электронным приборам. Такая доступность техники привела к тому, что классические устройства почти не вызывают интереса и пылятся на полках в полном забытьи. Все эти компасы, термометры и барометры, с помощью которых наши деды и даже еще родители ориентировались в мире и оценивали состояние окружающей среды, кажутся устаревшими и скучными игрушками. И напрасно. Вот именно о барометре и хотелось бы поговорить подробнее. Потому что, даже несмотря на очевидный и стремительный технический прогресс, этот прибор остается незаменимым помощником для определения атмосферного давления. А оно одинаково влияло и влияет что на нас, что на наших предков. И даже сегодня, когда у каждого в кармане может оказаться портативная метеостанция, в основе ее работы все равно лежит принцип того самого барометра.
Разумеется, сейчас барометры отличаются от своих древнейших прототипов – и внешне, и конструктивно, и функционально. Но суть их действия осталась прежней, и она незаменима для каждого человека, живущего не в условиях полной изоляции от мира вокруг и дышащего воздухом. Атмосферное давление влияет на всех и вся. И, если замечаем мы обычно погоду и ее явления, такие как солнце, дождь, ветер, то стоит задуматься о том, что все эти проявления можно предсказать заранее, измерив барометром атмосферное давление. Такие замеры помогают заранее подготовиться к предстоящим перепадам метеозависимым людям и тем, кто просто отправляется в дальнюю поездку и хочет знать, какая погода будет сопровождать его в пути. Для этого можно просто посмотреть прогноз по телевизору или в интернете, но гораздо надежнее самому контролировать происходящее. А для этого не помешает научиться пользоваться барометром.
Строение и функции барометра
Барометр – это прибор, который измеряет давление атмосферы и показывает результаты этих замеров в понятных человеку величинах. Но он не обладает искусственным интеллектом и не имеет прямой связи с космическими спутниками. Так как же он это делает? Да очень просто. В основу действия простейшего барометра была положена способность жидкости двигаться под давлением воздуха. Той первой использованной с этой целью жидкостью оказалась ртуть, заключенная в тонкую вертикально ориентированную стеклянную трубку. Автор этой конструкции, Евангелиста Торричелли, еще в 1643 году додумался опустить запаянную с верхнего конца полую трубку в сосуд с ртутью и наблюдать, как под давлением «ртутный столб» поднимается или опускается.
Поговаривают, что на то гениальное по тем временам изобретение его вдохновил сам Галилей. Но, как бы там ни было, ртутный барометр был достаточно опасным прибором, а потому практически с момента его создания начались поиски других вариантов, не предполагающих использования токсических жидкостей. Найти удовлетворительный способ удалось лишь к середине XIX века, когда соотечественник Торричелли Люсьен Види явил миру изобретенный им безртутный и вообще безжидкостный барометр, который закономерно окрестили анероидом (на латыни – «без жидкости»). Барометр-анероид сразу пришелся по душе морякам, потому что выдерживал корабельную качку и тряску, и они пользуются похожими устройствами по сей день. По сути, в них тоже нет ничего сложного: просто металлическая коробка с тонкими стенками, внутри которой находится вакуум или очень разреженный воздух. Давление воздуха прогибает металл, а он, в свою очередь, тянет присоединенную пружину. К пружине прикреплена стрелка, указывающая на деления шкалы.
Основное достоинство этой конструкции – безопасность и доступность. Основной недостаток – небольшая, по сравнению с ртутным столбиком, точность. Поэтому, как ни забавно, но показания анероидов иногда перепроверяют с помощью жидкостных барометров. Для путешественников и поклонников яхтенного спорта точность показаний очень важна. Как ни странно, многие из них до сих пор пользуются классическими анероидами – то ли в этом есть определенный шарм, то ли сказывается консервативность. Хотя на сегодняшний день проблема погрешности измерений практически исчезла, и традиционные модели барометров играют роль скорее статусных сувениров и стильного декора, чем измерительных приборов.
При необходимости узнать атмосферное давление гораздо проще воспользоваться компактным электронным барометром. В нем металлические пластины успешно заменены микроскопическими конденсаторами и схемами, иногда - кристаллами. Такое цифровое устройство запросто встраивается в наручные часы и/или радиоприемник, не занимает много место и не подводит в предоставляемых данных. Более того, в последнее время появились даже барометры, встроенные в мобильные телефоны, и специальные приложения для смартфонов, не только измеряющие давление, но и связанные с GPS-навигаторами. Другими словами, нет ничего проще, чем узнать текущее и грядущее состояние атмосферы, погоду на завтра в разных точках земного шара. Но, если бы не первые барометры, изобретенные почти полтысячелетия назад, об этом новомодном комфорте можно было бы только мечтать.
Правила использования барометра
Итак, существует несколько типов приборов для измерения атмосферного давления, каждый из которых является, по сути, барометром, и имеет при этом свои особенности, достоинства и недостатки. Но, если вы все же решили не ограничиваться суперсовременными девайсами и освоить применение классического барометра, значит, на то есть весомые причины. В ряде случаев это может быть желание понимать устройство традиционной техники, стремление к классическому стилю в интерьере и быту, или просто любопытство. Бывает, что настольный барометр дарят в качестве дорогого сувенира, и жаль не использовать новую красивую вещь. В любом случае, вам пригодятся следующие подсказки по использованию барометра в домашних условиях:
- Ртутный барометр
покажет атмосферное давление в миллиметрах на ртутном столбе. Ртуть (возможно, другая, более безопасная, окрашенная жидкость) находится внутри колбы, на которую нанесены деления. Величина каждого деления зависит от размеров каждого конкретного барометра, уточните ее во избежание ошибки. Затем просто посмотрите, как высоко поднялся столбик внутри колбы и на какую цифру он указывает. Обратите внимание, что барометр при этом должен находиться строго на уровне ваших глаз, иначе показания получатся искаженными. Старайтесь не сдвигать прибор и вообще не трогать его руками, потому что его чувствительность очень высока, и данные могут сбиться.
Ртутный барометр – это простейший прибор, и он показывает только состояние атмосферы непосредственно вокруг себя, в помещении, где он размещен. Поэтому оценить с его помощью давление за окном или даже в соседней комнате может быть проблематично. Для того придется перенести барометр на новое место и подождать, пока он адаптируется к новым условиям. Тем не менее, именно такой барометр долгое время был самым распространенным устройством для измерения давления, и освоить его не труднее, чем научиться пользоваться бытовым термометром. Сегодня в большинстве жилых домов и офисов используются более современные и функциональные барометры, но ртутную модель при необходимости по-прежнему можно найти и купить в аптеке или магазине хозяйственных товаров.
- Анероидная коробка.
Она может располагаться на столе, быть подвешенной к стене в спальне (это до сих пор можно встретить в домах пожилых людей, самочувствие которых зависит от атмосферных перепадов) или крепиться к оконному стеклу. Размер этого прибора может быть разным, от совсем миниатюрного кругляша до впечатляющей по диаметру «шайбы». Но внешне он всегда представляет собой циферблат с подвижной стрелкой над ним. На циферблате, помимо числовых обозначений, могут быть написаны слова, такие как: «Ясно», «Сухо», «Переменно», «Дождь», «Шторм» и т.п. Как не трудно догадаться, эти подсказки служат для еще более простого использования барометра.
По большому счету, вам нужно всего лишь посмотреть, на какое слово указывает стрелка барометра в данный момент. Все технические тонкости останутся за пределами вашего внимания и не должны вас волновать, потому что необходимая информация в простой и понятной форме уже перед вашими глазами. Со своей стороны вы можете поучаствовать в составлении краткосрочного прогноза и наблюдениях за изменениями в атмосфере, если конструкция вашего барометра предполагает наличие не одной, а двух стрелок. Дополнительную стрелку вы можете поворачивать по тому же принципу, по которому устанавливаете механический будильник. Если сопоставите ее со второй стрелкой, то через время сможете заметить, произошли ли изменения относительно этого положения – то есть, изменилось ли давление, и, если да, то в какую сторону.
- Электронный барометр
еще более прост в использовании, чем классический анероид. Чаще всего его называют метеостанцией за возможность совмещения сразу нескольких функций и достаточно подробного слежения за погодными изменениями и прогнозами. Единственная сложность, которая может возникнуть у вас при считывании показаний, это путаница среди множества цифр и значков, выводимых на дисплей цифрового барометра. Действительно, в погоне за внешней эффектностью и дизайнерскими изысками многие производители электроники забывают о том, что любое устройство должно быть в первую очередь удобным на практике. В этом и заключается главная задача эргономики корпуса и экрана барометра, а вовсе не в его футуристичном и поражающем воображение дизайне.
Электронный барометр обычно имеет корпус и гибкий датчик, предназначенный для размещения за окном. Чувствительно окончание датчика фиксирует любые изменения влажности, давления, силы и направления ветра на улице, а экран на корпусе тут же (или с минимальной временной задержкой) демонстрирует вам информацию об этом. Даже в самых простых цифровых моделях барометров можно увидеть текущее время, температуру воздуха (на улице и/или в помещении), влажность воздуха и, конечно, атмосферное давление. Последнее традиционно передано в условных «миллиметрах ртутного столба». И хотя никакого ртутного столба внутри барометра нет, но эти единицы измерения считаются общепринятыми, когда речь идет об измерении давления. Скорее всего, ваш электронный барометр не ограничивается цифровыми показателями и заодно разнообразит данные картинками-иконками, изображающими солнышко, тучки или дождик.
И напоследок осталось решить, какой же тип барометра выбрать для личного использования. Никаких жестких рекомендаций здесь быть не может, а вы вольны ориентироваться на собственный вкус, модные тенденции, стиль интерьера или просто сложившиеся обстоятельства. Главное, чтобы вам было удобно пользоваться им, а информация об атмосферном давлении и других погодных параметрах была наглядной, понятной и удобной для восприятия. Ведь первоочередная функция барометра заключается именно в этом: своевременно и максимально точно оповещать вас о состоянии окружающей среды. Ориентируясь на нее, вы сможете спланировать свой день наперед, что особенно важно для представителей подвижных профессий, увлеченных охотников, рыболовов и туристов. Для них барометр просто незаменим, а потому станет отличным подарком на любой праздник или просто без повода, как знак уважения к их деятельности.
Барометры могут быть анероидными и ртутными. Слово «анероид» означает «безжидкостный». Принцип действия такого барометра довольно прост: изменения атмосферного давления приводят к изменению геометрических размеров анероида, в результате стрелка на шкале перемещается. Такие барометры не содержат в себе опасных элементов, поэтому подходят для использования в , в туристического похода.
Кроме анероидных, существуют и приборы, в которых для измерения атмосферного давления применяется ртуть. Под действием атмосферного давления изменяется высота ртутного столба. Показания этих барометров являются более точными, именно такие приборы применяются на метеорологических станциях. Ртуть и ее пары представляют опасность для человека, поэтому подобные устройства не используют в условиях.
В продаже можно найти электронные барометры, как правило, они входят в состав домашних метеостанций. Такие комплексные приборы измеряют также ряд других величин (например, температуру и влажность воздуха) и позволяют довольно точно спрогнозировать погоду на ближайшее время. Цифровые устройства менее чувствительны к тряске, поэтому их хорошо использовать в морских путешествиях.
Использование барометра
Пользоваться анероидным барометром несложно. Нужно посмотреть, на какое значение указывает стрелка прибора. На шкале барометра имеются зоны, которые обозначены как «сушь», «ясно», «переменно», «дождь», «шторм», а также деления с указанием абсолютных значений. Если давление снижается - ожидаются осадки, если повышается - будет ясно. Как правило, барометр имеет две стрелки - одну подвижную, она связана с анероидной коробочкой, а вторую можно поворачивать. Если ее совместить со стрелкой, показывающей величину атмосферного давления, через некоторое время можно наблюдать, в какую сторону отклонится подвижная стрелка.
Нормальным считается атмосферное давление 760 мм рт. ст. при температуре воздуха 15оС на так называемом уровне моря. Домашние барометры могут измерять его величину в диапазоне 700-800 мм рт. ст. на высоте не больше 300 м над уровнем моря. Падение давления означает ухудшение погодных условий, приближение дождей или снегопадов. Зоны с низким давлением называются циклонами. Антициклоны - это зоны с повышенным давление, их приближение означает наступление хорошей погоды. Барометр настраивают, если его показания отличаются от показаний местной метеостанции больше, чем на 8 мм рт. ст. Для этих целей предусмотрен регулировочный винт, находящийся в задней части корпуса. При настройке нужно повернуть его на угол не более 45 градусов.
