Анероидный барометр¶
Анероидный барометр — прибор для измерения атмосферного давления, работающий без использования жидкости (в отличие от ртутного или спиртового барометра). Название происходит от греческого an-erōdios — «безводный». Основной элемент прибора — тонкостенная металлическая коробка-сильфон, из которой откачан воздух; изменение внешнего давления деформирует её стенки, а стрелка показывает величину давления на циферблате.
¶Устройство и принцип работы
Ключевой узел анероида — сильфон: круглая гофрированная коробка из латуни или бериллиевой бронзы толщиной около 0,1 мм. Из неё откачан воздух, внутри поддерживается остаточное давление, близкое к вакууму. Сверху сильфон закреплён жёсткой пружиной, которая препятствует его сжатию под действием атмосферного давления.
Принцип действия основан на том, что при повышении внешнего давления сильфон сжимается, а при понижении — расширяется. Эти малые перемещения (доли миллиметра) через систему рычагов и тяг преобразуются в поворот стрелки по шкале, градуированной в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) или гектопаскалях (гПа). 1 мм рт. ст. ≈ 1,333 гПа.
Так как деформация сильфона зависит не только от давления, но и от температуры, в хороших барометрах применяют компенсаторы — биметаллические пластины или специальные пружины, уменьшающие температурную погрешность. Точность типового анероидного барометра составляет 1—2 мм рт. ст., у лабораторных образцов — до 0,1 мм рт. ст.
¶История
Изобретение анероида приписывается французскому учёному Люсьену Види, который в 1844 году представил прибор без использования ртути. Ранее, в 1843 году, аналогичную идею высказал шотландец Дэвид Томсон, но именно Види довёл конструкцию до практического применения и получил патент. Название «анероид» закрепилось за прибором благодаря Види.
В России анероидные барометры получили распространение во второй половине XIX века. В 1880-х годах на Пулковской обсерватории и в Русском географическом обществе их стали использовать для метеорологических наблюдений и экспедиций. В советское время массовое производство анероидов налажено на заводах «Метеор» и «Эксперимент»; выпускались как бытовые настольные барометры-барометры-термометры, так и точные анероидные барографы для обсерваторий.
¶Виды
По назначению анероидные барометры делятся на:
- Бытовые (настольные) — с крупным циферблатом, часто совмещённые с термометром и гигрометром; точность 1—2 мм рт. ст.
- Метеорологические (станционные) — для синоптических наблюдений, с корректировкой по эталонному барометру.
- Альтиметры — шкала которых проградуирована в метрах высоты над уровнем моря; применяются в авиации, альпинизме и туризме.
- Барографы — самописцы, записывающие давление на суточную или недельную ленту; применяются в обсерваториях и на судах.
- Манометры — промышленные приборы для измерения избыточного давления газов и жидкостей, устроенные по тому же принципу.
¶Применение
Анероидные барометры используются в метеорологии для наблюдения за атмосферным давлением и прогнозирования погоды: падение давления обычно предвещает ухудшение погоды, рост — улучшение. В авиации анероидные высотомеры (альтиметры) являются обязательным прибором пилотажно-навигационного комплекса. В альпинизме и горном туризме карманные анероидные альтиметры помогают определять высоту подъёма.
В промышленности анероидные манометры применяются для контроля давления в пневматических системах, газопроводах и котельном оборудовании. В быту настольные анероидные барометры традиционно используются как интерьерные приборы, совмещающие практическую функцию и декоративную роль.
¶Погрешности и ограничения
Основные источники погрешности анероида — температурная зависимость, усталость металла сильфона и гистерезис. Со временем (через 10—15 лет эксплуатации) пружина сильфона может «устать», и прибор начинает показывать смещённые значения; для точных измерений требуется периодическая поверка и калибровка по эталонному ртутному барометру. Несмотря на это, анероидные барометры остаются наиболее распространённым типом барометров благодаря отсутствию токсичной ртути, прочности, относительной дешевизне и возможности транспортировки.
¶Литература
- Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1983.
- Барометр // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона.
- Справочник по метеорологическим приборам. — Л.: Гидрометеоиздат, 1974.