Барометр-анероид — это прибор, используемый для измерения атмосферного давления. В отличие от жидкостных барометров, таких как ртутные, барометры-анероиды не содержат жидкости, а работают на основе изменения формы металлической коробочки (анероида) под воздействием изменения давления воздуха.
Устройство барометра-анероида:
Коробочка-анероид:
Это основная часть устройства. Обычно это металлическая коробочка, сделанная из эластичного материала, такого как медь или латунь. Коробочка герметична и частично вакуумирована, то есть внутри нее находится разреженный воздух (или почти вакуум). Такое устройство дает возможность коробочке изменять свою форму в зависимости от внешнего давления.Мембрана:
Она представляет собой тонкую металлическую мембрану, которая подвергается деформации при изменении внешнего давления. Чем выше давление, тем сильнее мембрана сжимается, и наоборот — при снижении давления мембрана расширяется.Усилительный механизм:
Поскольку изменения в форме коробочки происходят на очень малые величины, для того чтобы эти изменения можно было точно измерить, используются механизмы усиления, такие как рычаги, пружины и другие механические элементы, которые увеличивают амплитуду изменений.Циферблат и стрелка:
Обычно барометр-анероид снабжен шкалой с показаниями, на которой закреплена стрелка. При изменении давления коробочка деформируется, что передается через механизмы на стрелку, и она отклоняется, указывая текущее атмосферное давление.Регулятор (если имеется):
В некоторых моделях барометров-анероидов присутствует регулятор, который позволяет откалибровать прибор с учетом изменений температуры или других факторов, влияющих на точность измерений.
Принцип действия барометра-анероида:
Барометр-анероид работает по принципу механической реакции на изменения атмосферного давления. Давайте разберем этот процесс более подробно:
Влияние давления на коробочку-анероид:
Внутри коробочки-анероида поддерживается разреженное состояние (не вакуум, но с пониженным давлением). Когда внешнее атмосферное давление увеличивается, коробочка сжимается, а когда оно снижается, она расширяется. Этот процесс происходит благодаря тому, что воздух внутри коробочки поддается компрессии или расширению в ответ на изменения внешнего давления.Механизм передачи движения:
Малые изменения объема коробочки, вызванные изменениями давления, передаются на систему рычагов и пружин. Эти изменения усиливаются, что позволяет с высокой точностью передавать даже самые малые колебания на стрелку, которая будет показывать точное значение давления на шкале.Влияние температуры:
На показания барометра-анероид могут влиять колебания температуры окружающей среды, так как изменение температуры может повлиять на давление внутри коробочки (расширение или сжатие воздуха внутри). Поэтому в некоторых моделях барометров предусмотрены компенсирующие устройства для устранения погрешности, вызванной температурными колебаниями.Шкала и показания:
Шкала на циферблате делится на единицы давления, которые могут быть выражены в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), паскалях (Па) или гектопаскалях (гПа). Стрелка, следуя за деформацией коробочки, показывает текущее значение давления.
Преимущества барометра-анероида:
Компактность:
Барометр-анероид гораздо более компактен по сравнению с ртутным барометром, который требует вертикального расположения и достаточно большого объема.Отсутствие жидкости:
Барометр-анероид не использует жидкость, что исключает риск утечек или повреждений, связанных с использованием ртути или других жидкостей.Удобство в использовании:
Барометры-анеройды могут использоваться в различных условиях, таких как переносные устройства для альпинистов, метеостанций, корабельных и авиационных барометрах.Широкий диапазон давления:
Такие приборы могут измерять как низкие, так и высокие давления, в зависимости от конструкции.
Недостатки:
Точность:
Барометр-анероид, хотя и достаточно точен для большинства бытовых и научных применений, может быть менее точным по сравнению с жидкостными барометрами, особенно при работе в условиях сильных температурных колебаний или в особо критичных измерениях.Зависимость от температуры:
Как уже упоминалось, на показания барометра-анероида могут влиять колебания температуры. Без компенсации этих изменений, точность прибора может быть снижена.Необходимость калибровки:
Чтобы поддерживать точность измерений, барометр-анероид необходимо периодически калибровать, особенно в условиях переменной температуры или длительного использования.
Применение барометров-анероидов:
Метеорология: для измерения атмосферного давления в метеорологических станциях и для прогнозирования погоды.
Авиастроение: для измерения высоты над уровнем моря, так как давление напрямую связано с высотой.
Навигация: используется в альпинизме, а также на морских и воздушных суднах.
Туризм: в переносных моделях для путешественников и туристов.
Барометры-анероиды — это надежные, долговечные и компактные приборы, которые широко используются в различных областях, где требуется измерение атмосферного давления.
