Жидкостные вакуумметры

Принцип действия — уравновешивание измеряемого давления (или разности давлений) давлением столба жидкости. О величине измеряемого давления судят по высоте h уравновешивающего столба, т.е. измеряют линейную величину. Чувствительный элемент — жидкость.

Подразделяют U-образные (с открытым и закрытым коленом) и компрессионные жидкостные вакуумметры.

U-образные вакуумметры работают по принципу сообщающихся сосудов (рис. 8.1). Трубка вакуумметра должна быть диаметром более 7 мм, чтобы исключить влияние капиллярных эффектов. Величина давления вычисляется по формулам:

для открытого колена

где р_жидк — плотность рабочей жидкости, кг/м³; g — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²; Ай — перепад высот, м.

Для измерения низких давлений плотность рабочей жидкости должна быть высокой (для ртути 13,6 г/см³), в остальных случаях используют воду, спирт, дибутилфталат и различные масла. Основное требование к жидкости — малое давление насыщающих паров.

Обозначение: МВ-9,8, цифра — верхняя граница измеряемых давлений в ГПа (10² Па).

Компрессионные вакуумметры (вакуумметры МакЛеода) являются более сложным вариантом жидкостного манометра. Давление определяется по несколько более сложной формуле, также линейно связанной с разностью высот рабочей жидкости (ртути). Диапазон измеряемых давлений 10³-10^-3 Па, погрешность измерения 1-3 %.

В компрессионном манометре Мак-Леода (рис. 8.2) имеется стеклянный баллон известного объема, который сначала

соединяют трубкой A с вакуумной системой, чтобы наполнить его газом, давление которого требуется измерить. Затем, поднимая уровень ртути в трубке, этот известный объем газа отсекают и сжимают в капилляре до значительно меньшего объема, в котором давление газа сильно повышается. Манометр сконструирован так, что окончательное давление можно измерить по разности высот ртути в капиллярных трубках C и D, и эта величина совместно с значениями начального и конечного объемов позволяет вычислить первоначальное давление. Отношение объемов (до и после сжатия) можно сделать достаточно большим для измерения давлений порядка 10^-8 атмосферного (10^-3 Па).