理论教育 测定大气压力的仪器-气压计及其校正方法

测定大气压力的仪器-气压计及其校正方法

时间:2023-10-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:测定大气压力的仪器称气压计。气压计的外部是一黄铜管,管的顶端是悬环,内部是装有水银的玻璃管,密封的一头向上,玻璃管上部是真空,玻璃管下端插在水银槽内。气压计必须垂直悬挂。记录四位有效数字,同时记下气压计的温度以及气压计的仪器误差,然后进行其他校正。因此,从气压计上直接读出的数值必须经过仪器误差、湿度、海拔高度、纬度等的校正后,才能得到正确的数值。

测定大气压力的仪器-气压计及其校正方法

测定大气压力的仪器称气压计。气压计的式样很多,一般实验室最常用的是福廷(Fortin)式气压计和DP-A精密数字压力计。

1.福廷式气压计

(1)构造。

福廷式气压计形状如图1-6所示。气压计的外部是一黄铜管,管的顶端是悬环,内部是装有水银的玻璃管,密封的一头向上,玻璃管上部是真空,玻璃管下端插在水银槽内。水银部分用一块羚羊皮紧紧包住(皮的外缘连在棕榈木的套管上),经过棕榈木的套管固定在槽盖上,空气可以从皮孔出入,而水银不会溢出。黄铜管外的上部刻有标尺并开有长方形小窗,用来观看水银柱的高低,窗前有一游标尺1,转动游标尺,调节螺旋4可使游标尺上下移动。水银槽底部是一羚羊皮袋8,下端由调节螺旋10支撑,转动调节螺旋,可调节槽内水银面的高低。水银槽的上部是玻璃壁,顶盖上有一倒置的零点象牙针6,针尖是标尺的零点。

(2)使用方法。

图1-6 福廷式气压计结构示意图

1.游标尺;2.黄铜标尺;3.黄铜管;4.游标尺调节螺旋;5.温度计; 6.零点象牙针;7.汞槽;8.羚羊皮袋;9.固定螺旋;10.调节螺旋。

气压计必须垂直悬挂(实验室已固定好,使用时不必再调)。使用时先旋转底部调节螺旋10,升高水银面,使水银面与象牙针6尖端恰好接触,稍等几秒钟,待象牙尖与水银的接触情形无变动时,开始做下一步。

转动游标尺,调节螺旋4,使之升起比水银面稍高,然后慢慢落下,直到游标底边与游标后边金属片的底边同时和水银柱凸面顶端相切(注意在读数时,眼的位置应与水银面在同一平面上),按照游标下缘零线所对标尺上的刻度,读出气压的整数部分;小数部分用游标来决定,从游标上找出一根与标尺上某一刻度相吻合的刻度线,它的刻度就是最后一位小数的读数。记录四位有效数字,同时记下气压计的温度以及气压计的仪器误差,然后进行其他校正。

在旋转调节螺旋10使槽内水银上升时,水银柱凸面格外凸出,下降时凸面凸出少些。两种情形都要影响读数的正确性。所以在使用调节螺旋时要轻轻弹一下黄铜外管的上部,使水银柱的凸面正常。

(3)仪器的校正。

物理学或标准大气参数中规定,在纬度为45°海平面处,当温度为0℃时,重力加速度为9.80665m·s-2,水银密度为13595.1kg·m-3时,760mmHg所产生的压力为101325Pa,此压力习惯上称为一标准大气压(或物理大气压)。因此,从气压计上直接读出的数值必须经过仪器误差、湿度、海拔高度、纬度等的校正后,才能得到正确的数值。

①仪器误差。由于仪器本身的不精确而造成读数上的误差,称为“仪器误差”。仪器出厂时都附有仪器误差的校正卡片,气压的观测值应首先加此项校正。

②温度的校正。温度改变,水银密度改变,就会影响读数。同时管本身的热胀冷缩,也要影响刻度。由于水银柱膨胀系数值较铜管刻度的膨胀系数值大,所以温度高于0℃时,气压值应减去温度的校正值;反之,温度低于0℃时,要加上温度的校正值。

一般的钢管是黄铜做的,气压计的温度校正值可用下式计算

式中:P——气压计读数;

   P0——将读数校正到0℃后的数值;

   t——气压计的温度(℃);

   ω——水银在0~35℃之间的平均体膨胀系数,ω=0.0001818;

   β——黄铜的线膨胀系数,β=0.0000184。(www.daowen.com)

③重力校正。重力加速度随海拔高度H和纬度i而改变,即气压计的读数受H和i的影响。经温度校正后的数值再乘以(1-2.6×10-3cos2i-3.1×10-7H)作纬度和海拔高度校正。纬度高于45°的地方应加上校正值,低于45°的地方则应减去校正值。

④其他校正项。如水银蒸气压的校正、毛细管效应的校正等,因引起的误差较小,一般可不考虑。

2.DP-A精密数字压力计

(1)构造和特点。

①DP-A精密数字压力计系列采用先进技术与进口元器件精心设计,精心制作,故长期稳定性良好。

②采用CPU对压力传感器进行非线性补偿和零位自动校正,保证了仪表较高的准确度。

③操作简单,显示直观、清晰。

④彻底消除了U形水银压力计的汞污染。

DP-A精密数字压力计的构造如图1-7所示。

图1-7 DP-A精密数字压力计的构造示意图

(2)使用方法。

①准备工作:

a.该机压力传感器和二次仪表为一体,用Φ4.5mm~6mm内径的真空橡胶管将仪表后盖板的压力传感器接口与被测系统连接。注意DP-AG无须连接,直接测量大气压。

b.将仪表后盖板的电源插座与~220V电源连接。

c.打开电源开关,此时仪表处于初始状态,预热2min。

②操作步骤[2]

a.预压及气密性检查。缓慢加压至满量程,观察数字压力表显示值变化情况,若1min内显示值稳定,说明传感器和检测系统无泄露。确认无泄露后,泄压至零,并在全量程反复预压2~3次,方可正式测试。

b.采零。泄压至零,使压力传感器通大气,按一下“采零”键,以消除仪表系统的零点漂移,此时LED显示“0000”。尽管仪表作了精细的零点补偿,但因传感器本身固有的漂移(如时漂)是无法处理的,因此,每次测试前都必须进行采零操作,以保证所测压力值的准确度

c.测试。仪表采零后接通被测系统,此时仪表显示被测系统的压力值。

d.关机。先将被测系统泄压后,再关掉电源开关。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈