Монометр как измерительный прибор¶

Монометр — общее название для приборов и устройств, предназначенных для измерения одной физической величины или работы с одним параметром (от греч. μόνος — «один» и μέτρον — «мера»). Термин применяется в метрологии, приборостроении и технике для обозначения одноканальных измерительных средств, в отличие от многоканальных (полиметров) и универсальных комбинированных приборов. В узком и наиболее распространённом значении под монометром понимают манометр — прибор для измерения избыточного давления жидкостей и газов, работающий с одним измеряемым параметром.

¶Общее понятие

Приставка «моно-» указывает на единственность функции или канала измерения. Монометр противопоставляется приборам, совмещающим несколько измерительных функций: мультиметрам (измерение напряжения, тока, сопротивления), комбинированным тестерам, многоканальным регистраторам. В метрологической литературе термин используется редко и не имеет статуса официального наименования в системе единиц СИ; чаще он встречается как описательное или торговое обозначение.

В ряде отраслей сложилась собственная терминология. Например, в аналитической химии монометром иногда называют прибор для измерения одной концентрации (в отличие от мультипараметрических анализаторов), а в оптике — устройство для измерения одной характеристики излучения.

¶Манометр как основной представитель

Наиболее часто монометром называют манометр — прибор для измерения избыточного давления. Принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации чувствительного элемента либо столбом жидкости.

Основные типы манометров:

• Жидкостные — измеряют давление по высоте столба рабочей жидкости (вода, ртуть, масло). Просты, точны при малых давлениях, используются в лабораториях.
• Деформационные (пружинные) — чувствительным элементом служит трубка Бурдона, мембрана или сильфон. Наиболее распространены в промышленности.
• Грузопоршневые — эталонные приборы, где давление уравновешивается весом поршня с грузами.
• Электрические и электронные — преобразуют давление в электрический сигнал (тензорезистивные, ёмкостные, пьезоэлектрические датчики).

¶Устройство и характеристики

Типовой механический манометр включает корпус, чувствительный элемент (трубка Бурдона), передаточный механизм (тяги, зубчатый сектор), стрелку и циферблат со шкалой. Основные характеристики:

Класс точности показывает допустимую погрешность в процентах от верхнего предела измерений. Эталонные приборы имеют класс 0,15–0,4, технические — 1,5–2,5.

¶Применение

Манометры применяются практически во всех отраслях, где важно контролировать давление:

• Энергетика — контроль давления пара и воды в котлах, турбинах, трубопроводах.
• Нефтегазовая отрасль — измерение давления в скважинах, на компрессорных и насосных станциях.
• Жилищно-коммунальное хозяйство — контроль давления в системах отопления и водоснабжения.
• Медицина — тонометры для измерения артериального давления, аппараты для кислородной терапии.
• Пищевая и химическая промышленность — контроль технологических процессов в реакторах и автоклавах.
• Авиация и транспорт — высотомеры, указатели давления в гидро- и пневмосистемах.

Отдельно выделяют вакуумметры (измерение давления ниже атмосферного), мановакуумметры (совмещённые) и дифманометры (измерение разности давлений). Строго говоря, дифманометр и мановакуумметр уже не являются монометрами в точном смысле, так как работают с двумя режимами.

¶История

Первый жидкостный манометр сконструировал итальянский учёный Эванджелиста Торричелли в 1643 году, измерив атмосферное давление ртутным столбом. В 1849 году французский инженер Эжен Бурдон запатентовал трубчатый пружинный манометр, конструкция которого используется до сих пор. В России развитие приборостроения для измерения давления связано с деятельностью заводов «Манометр» (основан в 1886 году в Москве) и последующими разработками в годы индустриализации. В XX веке появились электрические и цифровые датчики давления, что расширило область применения приборов.

¶Поверка и эксплуатация

Манометры относятся к средствам измерений и подлежат обязательной периодической поверке. В России требования регулируются Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» и ГОСТами (например, ГОСТ 2405-88 для манометров). Межповерочный интервал обычно составляет от одного до трёх лет. При эксплуатации учитывают:

• соответствие диапазона рабочему давлению (стрелка должна находиться в средней трети шкалы);
• наличие красной метки, обозначающей разрешённое рабочее давление;
• защиту от вибрации, перегрева и агрессивных сред;
• своевременную замену уплотнений и проверку герметичности.

Для агрессивных сред применяют разделительные мембраны и коррозионностойкие материалы корпуса.

¶Интересные факты

• Трубка Бурдона изгибается под давлением и раскручивается, преобразуя давление в перемещение стрелки — простое и надёжное решение, работающее более 170 лет.
• Класс точности 0,15 означает, что при пределе 100 МПа погрешность не превышает 0,15 МПа.
• В быту манометры наиболее известны как тонометры и манометры на баллонах с газом.
• Существуют манометры, работающие при криогенных температурах и в условиях радиации, например на атомных станциях и в космической технике.

¶Источники

• ГОСТ 2405-88. Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры.
• Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ.
• Техническая энциклопедия по приборостроению.
• Материалы по истории метрологии и приборостроения.