Как работает анероидный барометр

Основная часть барометра-анероида находится внутри корпуса прибора, это круглая металлическая коробка 1 с гофрированной (рифленой) поверхностью.
Из коробки откачивается воздух.
Чтобы ящик не раздавило внешним атмосферным давлением, его крышка подтягивается вверх пружиной – 2.
Когда атмосферное давление повышается, крышка опускается и натягивает пружину.
Когда давление уменьшается, пружина распрямляет крышку.

Как работает анероидный барометр

Жидкостные барометры, использующие ртуть, на практике не применяются.
Пары ртути вредны для человека, а ртуть в таком барометре может разлиться.

Для измерения атмосферного давления обычно используется металлический барометр без жидкости, называемый анероидом.

img

1 Как устроен анероидный барометр?

Основная часть барометра-анероида находится внутри корпуса прибора, это круглая металлическая коробка 1 с рифленой поверхностью.
Из коробки откачивается воздух.
Для предотвращения раздавливания коробки внешним давлением воздуха ее крышка подтягивается вверх пружиной – 2.
Когда атмосферное давление повышается, крышка опускается и натягивает пружину.
Когда давление уменьшается, пружина распрямляет крышку.

img

Указательная стрелка 4 соединена с пружиной с помощью приводного механизма 3.
При изменении давления указатель вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки на оси вдоль измерительной шкалы.

В каких единицах градуирована шкала измерения анероидного барометра?

Измерительная шкала барометра-анероида состоит из двух шкал – внешней и внутренней.
Эти весы калибруются с помощью ртутного барометра.
Внешняя (верхняя) шкала показывает атмосферное давление в гектопаскалях (гПа).
Внутренняя (нижняя) шкала показывает атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).
Барометр не нужно включать, он постоянно показывает атмосферное давление в любой момент времени.
При изменении атмосферного давления стрелка прибора вращается и показывает атмосферное давление одновременно в гектопаскалях (верхняя шкала) и миллиметрах ртутного столба (нижняя шкала).

img

3 Каково значение барометра-анероида в метеорологии?

Барометр – важный инструмент для метеорологических наблюдений.
Изменение атмосферного давления всегда связано с изменением погоды.

Существуют различные типы устройств для разных целей. Они используются в промышленности, лабораториях, учебных заведениях и дома для прогнозирования погоды.

Описание и назначение устройства

img

Перед считыванием результатов измерения необходимо учитывать высоту над уровнем моря. Чем он выше, тем ниже давление. На высоте 12 метров она падает на 1 мм рт. ст.

Конструкция и принцип работы

Герметичный корпус содержит эластичную структуру с гофрированными стенками – так называемую “капсулу”. Капсула. Он изготовлен из сплава на основе меди. Иногда также используются некоторые виды стальной фольги.

Механизм передачи данных соединяет капсулу с пружиной и указателем на шкале. Последние часто классифицируются на два типа – мм рт. ст. и гПа. Это облегчает чтение, так как нет необходимости переводить из одних единиц измерения в другие. На приборе обычно есть цветные или маркированные участки шкалы: ясно, дождь и т.д.

На внешней стороне корпуса (обычно на задней нижней части) имеется регулировочный винт. С его помощью можно отрегулировать барометр, затягивая или ослабляя пружину.

Некоторые модели также оснащены компенсационным термометром, гигрометром и альтиметром.

Валера

img

Для получения наиболее точных показаний данные прибора сравниваются с данными, полученными с помощью ртутного барометра. Доступно 3 вида коррекции:

  • температура – связана с изменением качества металла в механизмах при колебаниях температуры;
  • шкала – степень неравномерности реакции на изменение давления в разных точках шкалы;
  • дополнительно – из-за постепенного износа компонентов с течением времени.

Для бытовых измерений такие поправки не нужны. Они используются там, где необходима высокая точность (в лабораториях и т.д.).

Компенсационный термометр этой модели является дополнительным преимуществом, поскольку металлические компоненты пружинного механизма реагируют на температуру. Когда становится холоднее (при постоянном значении давления), они сжимаются, когда теплее – расширяются. При необходимости термометр помогает скорректировать показания.

Разновидности и применение

img

На рынке представлены различные типы для разных целей. Они используются в промышленности, лабораториях, учебных заведениях и дома для прогнозирования погоды.

Популярные модели включают:

  • БАММ-1 – Используется для измерений на земле и в помещении. Используется для проверки рабочих мест.
  • BR-52 – Прибор для учебных заведений, используется для демонстраций и экспериментов в школах.
  • М-67 – Высокоточное испытательное устройство, способное работать при температурах от -10 до +50 градусов Цельсия.
  • М-110 – Устройство, используемое в промышленности.
  • BB-0,5M – Бытовой прибор для домашнего использования. Он крепится на стене.

imgimgimgimg

Некоторые умельцы также изготавливают самодельные барометры. В них используются капсулы из бериллиевой бронзы и стандартные циферблатные измерители 0,01 мм.

Для получения наиболее точных показаний следует провести сравнение со значениями ртутного барометра. Существует 3 основные поправки для ртутного барометра:

Разновидности

Этот прибор был впервые описан в 1644 году итальянским ученым Эванджелистой Торричелли. Этот прибор был первым ртутным барометром (жидкостным барометром), в котором значения измерялись в зависимости от высоты столба ртути. Схема работы такого устройства очень проста. Стеклянный столб имеет герметичную верхнюю часть, а его нижняя часть погружена в резервуар с ртутью. Во время проведения эксперимента погода на улице была очень хорошей и безоблачной. Затем столбик ртути был измерен на высоте 760 мм, которая затем была принята за оптимальное значение.

Ртутные модели в настоящее время используются на метеостанциях из-за их высокой точности, а вместе с ней и недостатков: отсутствие безопасности, хрупкость конструкции и неудобство.

Теперь он является регулирующим устройством, с помощью которого регулируется все остальное оборудование.

img

img

В 1844 году французский инженер Люсьен Види, основываясь на работах физика и математика Готфрида Вильгельма Лейбница из Германии, создал другой тип барометра, который работал без жидкости. Это “безжидкостное” устройство позже было названо барометром-анероидом.

Анероидная версия, безусловно, является наиболее распространенной среди отечественных версий.

img

img

Существует четыре типа таких устройств:

  • жидкость – В этом устройстве используется принцип уравновешивания массы столба жидкости с давлением окружающей среды;
  • ртуть – Атмосферное давление измеряется высотой столба ртути с прикрепленной к нему шкалой;
  • анероидный барометр – устройство работает по принципу изменения размера коробки со стоком внутри, размер коробки меняется под воздействием атмосферного давления;
  • электронный барометр – Этот тип барометра использует преобразование изменений в рамке анероидного барометра в цифровой сигнал либо с помощью тензометрического датчика, который очень чувствителен, и изменения атмосферного давления воспринимаются как деформации, так и изменения сопротивления.

img

img

img

Давайте рассмотрим модели анероидных барометров.

  • БАММ-1. Это устройство предназначено для измерения атмосферного воздействия, находясь на земле и в помещении. Данный тип внесен в Государственный реестр средств измерений и может использоваться для проверки рабочих мест.

img

img

  • М-67. Этот прибор имеет более точные показания, а благодаря его конструкции диапазон рабочих температур составляет от -10 до +50 C.

img

img

  • М-110. Этот барометр предназначен для промышленного применения.

img

  • ВВ-0,5М. Бытовой прибор, предназначенный для размещения на стене, хорошо подходит для метеорологов, чтобы следить за изменениями атмосферного давления.

img

img

  • BR-52. Школьный барометр-анероид, установленный таким образом, чтобы его можно было использовать для экспериментов.

img

Половинки рабочей капсулы счетчика представляют собой тонкие листы меди/бериллиума (толщиной около 0,05 мм), отштампованные на специальном штампе. Отдельные компоненты свариваются вместе с помощью электронного луча.

Что такое анероидный барометр?

В наши дни анероидные барометры распространены повсеместно. Круглые, обычно медные, похожие на часы приборы успешно используются для измерения атмосферного давления. Традиционные места применения – метеорологические станции, катера, яхты и катера. Принцип действия анероидного барометра основан на функции расширения и сжатия полой металлической капсулы.

Если функциональными элементами ртутного барометра являются стекло и ртуть, то барометры-анероиды выглядят как довольно сложные измерительные приборы, в которых используется механизм, похожий на часы. Анероидная капсула – это устройство, которое перемещается за счет изменения давления воздуха.

Чувствительная капсула обычно изготавливается из бериллиево-медного сплава. Остальная часть механизма изготовлена из нержавеющей стали (AISI 304L и т.д.), оснащена подшипниками из драгоценного материала (синтетические рубины или сапфиры).

Для подшипников анероидного барометра используется благородный материал, чтобы добиться низкого сопротивления трения. Корпусная часть анероидного барометра допускает любой материал, но обычно изготавливается из латуни (смесь меди и цинка). Существует множество видов латуни. Распространенным случаем является “часовая версия”, в которой используется смесь 65% меди + 35% свинца.

Конструкция анероидного барометра

Конструкция любого анероидного барометра включает в себя:

  • Тщательный анализ свойств сжатия и расширения вакуумной капсулы,
  • Проектирование системы температурной компенсации,
  • Механическая конструкция интерфейса между вакуумной капсулой и индикаторной разверткой.

Измерительная капсула барометра-анероида тонкостенная, полая внутри и имеет форму сильфона. Воздух полностью удален из капсулы, поэтому степень сжатия и расширения сосуда строго зависит от упругости материала и поддерживающих пружин.

Разработчики анероидных барометров обычно предварительно рассчитывают степень, до которой капсула анероида допускает расширение или сжатие относительно рассчитанного диапазона давления. На основе движений расширения и сжатия приборостроители определяют преобразовательные зависимости между движениями капсулы и движением индикатора развертки на шкале анероидного барометра.

Принцип работы механизма устройства для измерения давления

Барометр-анероид чувствителен к изменениям температуры, поскольку капсула устройства и имеющиеся соединения обладают способностью расширяться или сжиматься в ответ на изменения температуры. Кроме того, упругие свойства материала капсулы также изменяются с температурой.

Существует несколько способов компенсации температурных изменений в компонентах анероидного барометра. Одним из самых элегантных решений является использование биметаллической полосы. Биметаллическая полоса состоит из двух плоских кусков металла из различных типов элементов или сплавов, приваренных один к другому.

Анероидный барометр - биметаллическая лента

Упрощенная схема механизма, указывающая на внедрение компенсирующей части – биметаллической полосы, в конструкцию устройства: 1 – капсула в вакууме; 2 – биметаллическая лента; 3 – опорные подшипники; 4 – указательная стрелка

Учитывая предсказуемость изменения температуры биметаллической полосы и капсулы, допустимо использовать биметаллическую полосу для компенсации движения капсулы. При изменении температуры оба компонента биметаллической ленты расширяются в разной степени.

Этот фактор вызывает изгиб биметаллической полосы относительно компонента с меньшим коэффициентом расширения. Изгибающее движение можно использовать для перемещения стрелки или сжатия вакуумной капсулы барометра для компенсации температурных изменений.

Отношения между капсулой анероида (сильфоном) и индикатором, с точки зрения сложности механизма, аналогичны отношениям в швейцарских часах. Фактически, качественная барометрическая связь состоит из ряда одинаковых элементов. Назначение этого рычажного соединения – передавать небольшое горизонтальное движение расширительного сильфона на движение часовой стрелки. Используется форма рычага в виде качелей.

Ближайший конец качелей движется по вытянутой дуге относительно точки опоры. Благодаря тяге вакуумной капсулы, расположенной рядом с осью вращения поворотного рычага, движение значительно увеличивается на дальнем конце рычажной системы.

Любая нелинейность в движении вакуумной капсулы компенсируется барабаном (червяком). Барабан (изобретение Леонардо да Винчи) представляет собой шкив со спиральными зубьями, имеющий форму конуса.

В нулевой точке барометра-анероида конец рычага соединен цепью с центром барабана. Когда рабочая капсула сжимается, барабан вращается, перемещая цепь на меньшую длину. Каждое незначительное движение цепи вызывает такое же движение стрелки барометра.

Твердотельный накопитель Xraydisk Sata3Смартфон Xiaomi POCO M3 RUАвтомобильный стартер Baseus

Производство инструмента на заводе

Корпус барометра-анероида изготавливается из латуни, бронзы или стали. Его также можно вырезать из дерева. Менее дорогие корпуса выковываются из стали или алюминия с декоративной отделкой. Литье осуществляется путем заливки расплавленного металла в специальную форму и последующего застывания.

Конструкция корпуса анероидного барометра

Корпуса манометров выпускаются во многих вариантах, включая широкий спектр отделок и материалов.

После затвердевания металла форму извлекают из корпуса. Штамповка предполагает продавливание плоского куска металла между двумя штампами под высоким давлением. Механическая обработка корпуса завершается удалением излишков металла, оставшихся после процесса литья:

  • шлифовка любых неровных краев,
  • полировка до блеска.
  • покрытие лаком или прозрачным пластиком (в некоторых случаях).

Половинки рабочей капсулы счетчика представляют собой тонкие листы меди/бериллиума (толщиной около 0,05 мм), отштампованные на специальном штампе. Отдельные компоненты свариваются вместе с помощью электронного луча.

Электронно-лучевая сварка выполняется автоматизированными роботизированными сварочными аппаратами, поскольку сварщик-человек не может достичь той степени точности, которая необходима для соединения таких компонентов без нанесения повреждений.

Высококачественные рычаги, состоящие из частей:

  • рычаги,
  • цепи,
  • звездочка,
  • шестеренки,
  • барабаны,

изготовлены из инструментальной стали. Механическая обработка состоит из шлифования и резки заготовок для придания необходимой формы конечной детали. Автоматические фрезерные станки соединяют детали с допуском 0,0025 мм.

Температурные компенсаторы в анероидных барометрах обычно представляют собой биметаллические полоски. Эта деталь крепится с помощью сварки или заклепки одного конца полосы к корпусу барометра. Сварка предполагает частичное расплавление корпуса и биметаллической полоски, чтобы эти две части были прочно соединены. В заключение анероидный барометр устанавливается на подставку.

Контроль качества анероидного барометра

Контроль качества готового анероидного барометра проводится при различных атмосферных условиях. Все выпускаемые устройства поставляются с регулировочным винтом для установки начального положения индикатора перемещения. Винт используется для установки барометрического давления точного стандартного эталонного барометра.

Затем новый барометр подвергается изменениям барометрического давления, чтобы оценить, насколько точно прибор способен показывать фактическое давление. Анероидные барометры, не соответствующие требуемым заводским допускам, отправляются на замену механизма.

Перспективы развития анероидных барометров

Перспективное будущее для барометра-анероида – это, конечно же, цифровая версия прибора. Поместив параллельные стальные пластины внутрь вакуумной капсулы и пропустив через них электрический ток, нетрудно определить расстояние между пластинами.

Измеритель давления воздуха - цифровой

Цифровой прибор для измерения артериального давления представляет собой мобильное устройство. Более или менее подобное устройство обещает появиться в ближайшем будущем для глобального применения

Величина этого расстояния пропорциональна емкости пластин. По мере сжатия и расширения вакуумной капсулы изменяется и емкость двух пластин, что является мерой изменения атмосферного давления. Этот момент устраняет необходимость в подшипниках, барабанах и механически соединенных звеньях.

В то же время можно изготовить прибор, являющийся аналогом цифровых часов. Текущий спрос метеорологических служб на суперкомпьютеры для обработки данных неизбежно приведет в будущем к появлению большого количества недорогих барометров и термометров, объединенных в сеть через Интернет.

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila – Публикация материалов, интересных и полезных для общественности. Новости о технологиях, исследованиях, экспериментах в глобальном масштабе. Социальная многотематическая информация -. СМИ .

2. почему необходимо систематически измерять атмосферное давление в разных местах земного шара? Каково его значение в метеорологии?

§45 – Перышкин А.В., 7 класс.

В основе анероидного барометра лежит гофрированный ящик с накачанным воздухом, который изменяет свой объем под воздействием изменений атмосферного давления.

2 Почему необходимо систематически измерять атмосферное давление в разных местах земного шара? Каково его значение в метеорологии?

Шкала барометра-анероида калибруется по ртутному барометру.

Знание атмосферного давления очень важно для прогнозирования погоды на ближайшие несколько дней, поскольку изменения атмосферного давления связаны с изменениями погоды. Барометр – незаменимый инструмент для наблюдения за погодой.

Самые ранние приборы для измерения давления (до изобретения барометра-анероида) были приборами, использующими вес ртути. Другая единица измерения, используемая и сегодня, – миллиметры ртути.

Как мы измеряем давление

В международной системе единиц давление обычно измеряется в паскалях. Один паскаль – это величина давления; на один квадратный метр площади действует сила, равная одному ньютону.

барометр-анероид бамм

Один паскаль – это довольно небольшое давление, гораздо меньшее, чем кровяное давление у человека или, скажем, давление в автомобильной шине. Поэтому эта физическая величина чаще используется с приставкой “мега” (умноженное на миллион). Так, например, нормальное давление атмосферы у поверхности Земли составляет 0,1 МПа или 100 000 Па.

В технике, говоря о давлении, чаще всего используют другую величину, более понятную, а именно килограммы силы на квадратный сантиметр. Название единицы также означает, сколько килограммов давления приходится на квадратный сантиметр площади поверхности.

Первые приборы для измерения давления (до изобретения барометра-анероида) были устройствами, использующими вес ртути. Поэтому другой единицей измерения, которая успешно используется и сегодня, является миллиметр ртутного столба.

Он используется для регистрации метеорологических данных об изменениях атмосферного давления. Другими словами, это усовершенствованный барометр-анероид с часовым механизмом в барометрической камере, устройством для удержания градуированной бумаги и отверткой, которая чертит линию на бумаге чернилами.

Анероидный барометр: принцип действия

Принцип действия анероидного барометра основан на расширении и сжатии полой металлической капсулы.

Если функциональными элементами ртутного барометра являются стекло и ртуть, то барометры-анероиды выглядят как довольно сложные измерительные приборы, в которых используется механизм, похожий на часы.

Анероидная капсула – это устройство, которое перемещается за счет изменения давления воздуха.

Чувствительная капсула обычно изготавливается из бериллиево-медного сплава. Остальная часть механизма изготовлена из нержавеющей стали (AISI 304L и т.д.), оснащена подшипниками из драгоценного материала (синтетические рубины или сапфиры).

Для подшипников анероидного барометра используется благородный материал для достижения низкого сопротивления трения. Корпусная часть анероидного барометра допускает любой материал, но обычно изготавливается из латуни (смесь меди и цинка). Существует множество видов латуни. Распространенным случаем является “часовая версия”, в которой используется смесь 65% меди + 35% свинца.

Конструкция анероидного барометра

Конструкция любого анероидного барометра включает в себя:

  • Тщательный анализ свойств сжатия и расширения вакуумной капсулы,
  • Проектирование системы температурной компенсации,
  • Механическая конструкция интерфейса между вакуумной капсулой и индикатором развертки.

Схема устройства в упрощенном представлении: 1 – металлическая пружина; 2 – указатель; 3 – система передачи привода; 4 – механические соединения; 5 – рабочая капсула с вакуумом внутри

Барометр-анероид имеет тонкостенную, полую рабочую капсулу в форме сильфона. Воздух полностью выводится из капсулы, поэтому степень сжатия и расширения сосуда строго зависит от упругости материала и поддерживающих пружин.

Разработчики анероидных барометров обычно предварительно рассчитывают степень, до которой капсула анероида допускает расширение или сжатие относительно рассчитанного диапазона давления. На основе движений сжатия и расширения приборостроители определяют преобразовательные зависимости между движениями капсулы и движением индикатора развертки на шкале анероидного барометра.

Принцип работы механизма устройства для измерения давления

Барометр-анероид чувствителен к изменениям температуры, поскольку капсула устройства и имеющиеся в ней соединения обладают способностью расширяться или сжиматься в ответ на изменения температуры. Кроме того, упругие свойства материала капсулы также изменяются под воздействием изменения температуры.

Существует несколько способов компенсации температурных изменений в элементах анероидного барометра. Одним из самых элегантных решений является использование биметаллической полосы. Биметаллическая полоса состоит из двух плоских кусков металла из различных типов элементов или сплавов, приваренных один к другому.

Упрощенная схема механизма, указывающая на внедрение компенсирующей части – биметаллической полосы, в конструкцию устройства: 1 – капсула в вакууме; 2 – биметаллическая лента; 3 – опорные подшипники; 4 – указательная стрелка

Учитывая предсказуемость изменения температуры биметаллической полосы и капсулы, допустимо использовать биметаллическую полосу для компенсации движения капсулы. При изменении температуры оба компонента биметаллической ленты расширяются в разной степени.

Этот фактор заставляет биметаллическую полосу изгибаться относительно элемента с меньшим коэффициентом расширения. Изгибающее движение можно использовать для перемещения стрелки или сжатия вакуумной капсулы барометра для компенсации температурных изменений.

Соединение между капсулой анероида (сильфоном) и индикатором по сложности механизма напоминает швейцарские часы. На самом деле, качественная барометрическая связь включает в себя несколько одинаковых компонентов. Назначение этого рычажного звена – передать небольшое горизонтальное движение расширительного сильфона на движение часовой стрелки. Используется форма рычага в виде качелей.

Прямой конец качелей движется по вытянутой дуге относительно точки опоры. Благодаря тяге вакуумной капсулы, расположенной рядом с осью вращения поворотного рычага, движение значительно увеличивается на дальнем конце рычажной системы.

Любые нелинейности в движении вакуумной капсулы компенсируются барабаном (спиралью). Барабан (изобретение Леонардо да Винчи) представляет собой шкив со спиральными зубьями, имеющий форму конуса.

В нулевой точке анероидного барометра конец рычага соединен цепью с центром барабана. Когда рабочая капсула сжимается, барабан вращается, перемещая цепь на меньшую длину. Каждое незначительное движение цепи вызывает такое же движение стрелки барометра.

Изготовление прибора на заводе

Корпус барометра-анероида изготавливается из латуни, бронзы или стали. Его также можно вырезать из дерева. Менее дорогие корпуса выковываются из стали или алюминия с декоративной отделкой. Литье осуществляется путем заливки расплавленного металла в специальную форму и последующего застывания.

Корпуса для приборов измерения давления выпускаются во многих вариантах, включая различные варианты отделки и материалы.

После затвердевания металла форму снимают с тела. Штамповка включает в себя прессование плоского куска металла между двумя штампами под высоким давлением. Обработка корпуса завершается удалением лишнего металла, оставшегося после процесса литья:

  • шлифовка любых неровных краев,
  • полировка до блеска.
  • покрытие лаком или прозрачным пластиком (в некоторых случаях).

Половинки рабочей капсулы счетчика представляют собой тонкие листы меди/бериллиума (толщиной около 0,05 мм), отштампованные на специальном штампе. Отдельные компоненты свариваются вместе с помощью электронного луча.

Электронно-лучевая сварка выполняется автоматизированными роботами-сварщиками, поскольку сварщик-человек не может достичь той степени точности, которая необходима для соединения таких компонентов без повреждений.

Биметаллическая лента чаще всего используется в качестве температурного компенсатора в анероидных барометрах. Эта часть крепится путем сварки или приклепывания одного конца полосы к корпусу барометра. Сварка предполагает частичное расплавление корпуса и биметаллической полоски, чтобы эти две части были прочно соединены. В заключение анероидный барометр устанавливается на подставку.

Фото

Барометр и атмосферное давление

Барометр и атмосферное давление

Барометр является ключевым инструментом в практике прогнозирования погоды. Барометр измеряет атмосферное давление, которое определяется весом воздуха над нами (от верхних слоев атмосферы до поверхности моря). Если давление высокое, это означает, что над нами много воздуха; если низкое, то воздуха меньше, чем где-либо еще вокруг нас, дальше. Вы не можете увидеть это глазами, потому что воздух невидим.

Атмосферное давление интересует нас потому, что оно информирует нас о распределении воздушных масс вокруг нас и ожидаемых ветрах, которые возникают, когда воздух перетекает из областей с высоким атмосферным давлением в области с низким давлением. Чем больше разница в давлении над соседними областями, тем сильнее будет ветер.

В прогнозах погоды и на метеорологических картах атмосферное давление часто указывается в миллибарах (мб). Нам нужно знать, является ли давление, указанное в официальном прогнозе или считанное с барометра, высоким или низким, и каковы его колебания. Для этого нужно помнить, что “стандартное” атмосферное давление составляет 1013 мб, но для каждой местности и времени года оно может незначительно отличаться от этого значения.
На погодных картах давление указывается только двумя последними цифрами (предыдущие игнорируются). 1024 будет отображаться как “24”, а 996 – как “96”. В большинстве случаев фактическое давление в центрах циклонов и антициклонов пишется полностью и подчеркивается, но отдельные изобары (линии равного давления) имеют только две цифры. Обычно на картах США изобары рисуются с интервалом 4 мб, хотя на картах других стран интервалы могут составлять 2 мб (Австралия) и до 5 мб на европейских картах.

Типы барометров
Первый барометр был изобретен Эванджелистой Торричелли в 1643 году. О Торричелли часто говорят как об ученике Галилея, но он работал с ним всего 3 месяца до смерти последнего и изобрел свой первый ртутный барометр несколько лет спустя.

Изображение Ртутный барометр Торричелли

Этот прибор представлял собой пустую стеклянную трубку, закрытую с одного конца и заполненную ртутью, которую опускали открытым концом в сосуд с ртутью. Давление воздуха на открытую поверхность ртути уравновешивало давление столба ртути в трубке, и уровень ртути находился на определенной высоте – около 760 мм. столба ртути. Очевидно, что такое устройство было громоздким и хрупким и не могло широко использоваться на практике.
Дальнейшие усовершенствования барометра шли в направлении отказа от ртути и использования герметичных контейнеров с вакуумом внутри, и в 1847 году первый барометр-анероид был разработан другим итальянцем, Люсьеном Види. “Анероид” означает без жидкости. Этот тип барометра используется и сегодня.

ФотоИзображение

Анероидный барометр

ФотоИзображение “Сердце” инструмента представляет собой герметичный гофрированный металлический цилиндр (сильфон), из которого частично удаляется воздух (1). При изменении давления внешнего воздуха этот цилиндр расширяется или сжимается, и это движение передается через систему рычагов (2) и резьбу (3) на ось вращения стрелки (4), которая показывает нам давление на шкале (5). Прибор помещен в корпус (6) со стеклянным окном над шкалой (7).

Еще один прибор, полезный в метеорологии, – барограф. Это то же самое, что и барометр-анероид, который может записывать с помощью чернильной линии значения давления за определенный период времени (обычно за неделю) на бумажной ленте, намотанной на часовой барабан.

ФотоФото

Барограф

Преимущество этого прибора в том, что на этой линии мы можем непосредственно наблюдать так называемую барограмму, изменение давления во времени, что нас интересует больше всего.

ИзображениеИзображение Барограмма – график барометрического тренда

Это очень ценная информация для прогнозирования погоды. С барографом вам не придется постоянно записывать показания барометра, а затем использовать их для построения кривых барометрических трендов.
Продолжая рассматривать барометр как инструмент, следует отметить, что за последнее десятилетие на рынке появились электронные барометры различных размеров и точности. В наручные часы даже встроены барометры и барографы. Некоторые из них работают по принципу простого анероида, но без механической рычажной системы, а путем измерения изменения емкости электрического конденсатора, пластины которого расположены на концах волнистого цилиндра. Другие используют иной принцип, измеряя давление воздуха на чувствительном кристалле.

ИзображениеИзображение Цифровой барометр

Цифровые барографы также доступны для использования, и здесь преимущества очевидны, поскольку трудно обеспечить правильную работу традиционного барографа в условиях полета на борту самолета.

Ценность и цена хорошего барометра
По моему мнению, ХОРОШИЙ барометр – это большая ценность. Традиционный анероидный барометр был бы очевидным выбором. В большинстве случаев для оценки приближения плохой погоды достаточно знать, падает или растет давление. Такую оценку можно сделать практически по любому работающему барометру, если периодически следить за его показаниями. Однако часто нам необходимо знать истинное, точное значение давления. Кроме того, если давление меняется, мы должны быть уверены, что оно меняется именно так, как показывает манометр. Я видел барометры, которые прекрасно показывают изменение давления, но в очень узком диапазоне, и совершенно не реагируют, когда давление выходит за пределы этого диапазона.
Знание точного значения давления очень важно при работе с картой погоды. Измеряя скорость и направление ветра, можно рассчитать соответствующее давление для того или иного места, а измеряя существующее давление с помощью хорошо откалиброванного барометра, можно оценить, верна ли информация на полученной карте. Ключевым моментом здесь обычно является не столько качество барометра, сколько его калибровка, найдите погрешность и учтите ее.
Если вы заплатите 150 – 200 долларов за счетчик, он должен показывать правильные значения. К сожалению, не во всех случаях. Часто можно заплатить большие деньги за барометр с дорогим бронзовым корпусом и красивым циферблатом, но совершенно непригодным механизмом. Покупайте барометр у проверенных продавцов и в специализированных магазинах.

Чтение и уход за барометром
Регулярно проверяйте точность своего барометра с помощью официального радиоприемника. Существует три фактора, которые влияют на показания прибора во время теста. Первое – это высота над уровнем моря, на которой находится прибор – чем она выше, тем ниже будет значение давления, полученное с помощью прибора. Во-вторых, существует “нулевая” точка настройки прибора. Это регулируется винтом, который можно поворачивать для перемещения иглы вправо и влево, и любой хороший барометр должен иметь такую регулировку. Для правильной установки стрелки прибор должен быть установлен на уровне моря. Получив показания давления, установите иглу на это значение. И в-третьих, время радиосообщения может и будет отличаться от времени измерения давления на метеостанции. Попробуйте найти эту задержку.
Барометр – это тонкий и точный прибор, и снятие показаний с него требует внимательности и осторожности. Небольшие изменения в значениях в некоторых случаях могут означать очень многое. Барометр должен быть легко доступен, чтобы положение тонкой стрелки на мелких делениях шкалы было хорошо видно, особенно ночью. Необходимо смотреть на шкалу перпендикулярно ее поверхности, иначе вы получите ложные показания из-за эффекта параллакса. Рис. G110.

ИзображениеФото Если говорить об уходе за барометром, то он требует такого же ухода, как и любой другой точный измерительный прибор. Однако есть несколько особенностей, обусловленных его природой. Избегайте размещения прибора в условиях, когда атмосферное давление превышает пределы измерения барометра. Например, перевозка его в самолете может быть смертельно опасной, поскольку на высоте 10 км атмосферное давление составляет всего 300 мб, и хотя давление в салоне компенсируется, оно редко превышает 800 мб, что находится вне диапазона действия прибора, в то время как в грузовом отсеке давление такое же, как и внешнее. Следует также проявлять бдительность при перевозке барометра в автомобиле. Держите окна открытыми после закрытия дверей, чтобы избежать скачка давления в салоне при закрытии дверей. Я не могу сказать, как быстро спуск с холма может повредить барометр, но если наши уши это чувствуют, то изменение давления явно выходит за пределы диапазона прибора.

Несколько советов по выбору барометра
Мы редко можем найти сочетание всех идеальных характеристик инструмента с приемлемой ценой, поэтому компромиссы неизбежны. Однако при покупке барометра необходимо учитывать несколько моментов.

1. хорошая подача и мехи.
Вы не можете судить об этом, глядя на инструмент, но если вы можете позволить себе заглянуть внутрь и увидеть сильфон, полезно знать, что чем он больше, тем лучше звучание и исполнение инструмента.

2. размер циферблата.
Предпочтительнее крупный размер, так как его легче читать. Диск диаметром 10 сантиметров можно считать минимальным. 12-15-сантиметровые лучше, но они дороже.

3 Деления шкалы
Предпочтительна шкала с градуировкой 1 мб. 4.

4. поверхность циферблата
Блестящая или посеребренная поверхность иногда действует как зеркало и помогает увидеть отражение своей руки, что облегчает чтение.

5. температурная компенсация
Узнайте у своего дилера, насколько хороша температурная компенсация барометра. Температура колеблется от 60 градусов Цельсия на яхте под палубой до 100 градусов Цельсия в тропиках.

7 Корпус
Я предпочитаю барометры с легким корпусом. Любые бронзовые дополнения служат только для украшения и добавляют вес и цену, ничего не добавляя к функциональности инструмента.

Показания давления и барометрический тренд
Говоря о значениях давления, которые показывает барометр, следует отметить, что давление выше 1025 мб считается “высоким”, а ниже 990 мб – “низким”. Но, конечно, все относительно – атмосферное давление в 1005 мб, скорее всего, будет “высоким”, если в окружающих регионах оно ниже. Всегда нужно учитывать специфику региона. Высокое давление обычно сопровождается хорошей погодой с легким ветром, в то время как низкое (ниже 1000 мб) ожидается свежим и сильным, с полностью облачным небом и дождем. Более подробно об использовании барометра в прогнозировании погоды будет рассказано в статье “Прогнозирование погоды. (прогноз барометра). Однако здесь мы остановимся лишь на нескольких важных моментах.
Отмечая важность фактических показаний барометра в любой момент времени, следует отметить, что наиболее полезным использованием барометра является определение барометрической тенденции – изменения давления с течением времени.
Принято считать, что падение давления на 1 мб в час заслуживает нашего внимания. Падение на 2-3 мб в час может означать приход грозы, хотя у нас по-прежнему стоит спокойная погода. Изучив множество записей барометрических трендов при приближении штормов, можно отметить, что они обычно сопровождаются медленным, устойчивым падением давления на 2-3 мб каждые три часа в течение половины дня, пока падение давления не ускорится. Сильные штормы во время своего прохождения могут вызвать падение давления на 5-10 мб за 3 часа, но рекордные падения приходятся на прохождение глаза тропического шторма – до 12 мб в час!
Важно знать, какой перепад давления может быть опасен для человека. Помните о правиле “4-5-6”. То есть: падение давления на 4 или 5 мб за 6 часов – это сигнал об изменениях к худшему.

От инструктора по метеорологии Дэвида Берча
Перевод: С. Свистула

Опубликовано в журнале “Фарватер

Физическая природа атмосферного давления будет подробно описана в статье “Откуда берется ветер”.

Узнайте, как сделать что-то своими руками лучше с помощью наших статей о технике, автомобилях и гаражах, посмотрите последние обзоры инструментов и материалов для ремонта; вдохновитесь приключенческими историями на строительные темы. Друзья! Если наш сайт помог вам или просто понравился, вы можете подписаться на него, чтобы помочь нам расти и двигаться вперед. Для этого вы можете:

Что, черт возьми, такое барометр-анероид?
Как работает анероидный барометр? Как калибруется шкала барометра-анероида? Почему необходимо систематически измерять атмосферное давление в разных точках земного шара? Каково его значение в метеорологии?

Физика в седьмом классе. Перышкин. 45 вопросов. барометр – анероид

Что это за устройство? Барометр-анероид?
Как работает анероидный барометр? Как откалибровать шкалу барометра-анероида? Почему необходимо систематически измерять атмосферное давление в разных точках земного шара? Каково его значение в метеорологии?

Ответьте по порядку):
№1
Барометр-анероид основан на гофрированной коробке с накачанным воздухом, который меняет свой объем в зависимости от изменения атмосферного давления.
№2
Шкала анероидного барометра градуирована по сравнению со шкалой ртутного барометра.
№3
Знание атмосферного давления очень важно для прогнозирования погоды на ближайшие несколько дней, поскольку изменения атмосферного давления связаны с изменениями погоды. Барометр – незаменимый инструмент для наблюдения за погодой.

На рисунке показан простой домашний барометр. Эти барометры называются анероидами, что в переводе с греческого означает “без воды”. Барометр-анероид – один из основных приборов, используемых метеорологами для составления прогнозов погоды на ближайшие дни, поскольку его колебания зависят от изменений атмосферного давления. Конструкция анероида довольно проста: он имеет неподвижный колпачок, который соединен со стрелкой с помощью пружин и системы стрелок, и шкалу.

Анероидный барометр

На рисунке показан простой самодельный барометр. Такие барометры называются анероидами, что в переводе с греческого означает “безводный”. Барометр-анероид является одним из основных приборов, используемых метеорологами для составления прогнозов погоды на ближайшие дни, поскольку его изменение зависит от изменений атмосферного давления. Анероид состоит из неподвижной части, которая соединена пружинами и системой стрелок со стрелкой, и шкалы.

Приемная часть анероида представляет собой круглый гофрированный металлический (гофрированный означает ребристый) коробка, внутри которой создается сильный вакуум. Когда атмосферное давление повышается, коробка сжимается и тянет за собой прикрепленную к ней пружину; когда давление падает, верхнее основание коробки поднимается, и пружина раскручивается. Движение конца пружины через систему рычагов передается на стрелку, которая перемещается по шкале.

К сожалению, на барометры сильно влияет температура окружающей среды и, со временем, изменение натяжения пружины. По этой причине в современных анероидных барометрах можно найти дуговой термометр (компенсатор) для коррекции показаний анероидной температуры. Чтобы получить истинное значение давления, анероид нуждается в поправках, которые определяются путем сравнения с ртутным барометром. Существует три поправки для анероида:

  • на шкале – зависит от того, реагирует ли анероид неодинаково на изменение давления в разных точках шкалы
  • температура, обусловленная зависимостью упругих свойств анероидной коробки и пружины от температуры
  • аддитивные, из-за изменения упругих свойств коробки и пружины с течением времени.

Для калибровки анероидов используются жидкостные (ртутные) барометры, которые более точны, но менее компактны и менее безопасны. Первый ртутный барометр был описан Эванджелисто Торричелли из Флоренции в 1644 году в его работе Opera geometrica.

Нормальным считается давление 760 мм рт. ст. (миллиметров ртутного столба). (миллиметры ртутного столба), или 101 325 Па (1013 гПа) – давление на уровне моря при нормальных условиях. Поскольку атмосферное давление создается осажденными слоями воздуха, оно уменьшается по мере подъема в гору. Зависимость давления воздуха от высоты над уровнем моря описывается так называемой барометрической формулой.

С помощью барометрической формулы мы можем определить высоту, на которой находится барометр. Метод определения разницы в высоте между двумя точками на основе давления, измеренного в этих точках, называется барометрическим нивелированием. Именно этот принцип используется альтиметрами и навигационными устройствами GPS для определения высоты точки наблюдения.

В целом, барометр-анероид может использоваться для измерения высоты местности, если шкала прибора дополнительно запрограммирована в метрах. Для любознательных приведу таблицу показаний барометра, где на каждые 100 метров высоты над уровнем моря приходится снижение температуры на 0,5°C.

Высота Давление, мм рт. ст.
0 762
1000 671
2000 590
3000 517
4000 453
5000 395
6000 344
7000 288
8000 258

Если измерения проводятся через достаточно короткие промежутки времени (чтобы минимизировать влияние погоды на барометр) и в не слишком большом диапазоне высот, барометрическая формула может быть записана как

Читайте далее:
Сохранить материал?
Советы домашнему мастеру