Способы измерения величины давления

Приборы для измерения давления. Виды и работа. Применение

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м 2 . Применяют приборы для измерения давления.

Виды и работа

Приборы для измерения давления, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы.

Виды давления

• Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
• Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
• Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
• Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Рис-1

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Рис-2

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:

• Пружинные.
• Сильфонные.
• Мембранные.

Рис-3

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Рис-4

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Источник

Способы измерения величины давления

Существующие в настоящее время основные методы измерения артериального давления можно классифицировать следующим образом. Технология инвазивного метода измерения артериального давления предельно проста. Производится катетеризация одной из артерий (чаще всего лучевой), после чего катетер соединяется с измерительной системой, основу которой составляет датчик давления.

Мы уже отмечали, что безусловным достоинством инвазивного метода является высокая точность и возможность непрерывного измерения артериального давления. При этом точность измерения не зависит от наличия аритмий и других артефактов. Инвазивныи метод не имеет конкурентов при серьезных хирургических вмешательствах, или при выраженной экстрасистолии.

Среди неинвазивных методов на практике применяются в основном два метода: метод Короткова и осциллометрический. По своей природе принцип осциллометрического метода тесно связан с феноменом шумов Короткова. Технология метода Короткова общеизвестна и не требует специального описания.

Следует отметить, что вследствие родства методов Короткова и осциллометрического, значения систолического и диастолического давления, получаемые этими методами, тесно коррелируют между собой, однако нередко отличаются от значений, полученных прямым (инвазивным) методом.

Глубинная причина этого явления заключается в том, что инвазивный метод измеряет истинное, так называемое боковое артериальное давление, которое кровь оказывает на стенки сосудов. При осциллометрическом методе и методе Короткова измеряется сумма бокового артериального давления и давления гидродинамического удара потока крови. Эта особенность объясняется тем, что оба метода используют манжету Рива-Роччи.

Необходимо также учитывать, что при осциллометрическом методе «датчиком» является вся внутренняя поверхность манжеты, что и определяет его более высокую чувствительность к движениям пациента. Метод Короткова в значительной степени лишен этого недостатка.

Осциллометрический метод измерения артериального давления в массовом сознании ассоциируется с использованием автоматических измерителей (мониторов), а метод Короткова — с традиционным ручным способом и образом врача с фонендоскопом. На самом деле метод Короткова также поддается автоматизации, но в этом качестве он большого распространения не получил.
Автоматизация измерения артериального давления осциллометрическим методом и методом Короткова возможны на растущей и падающей фазе изменения давления в манжете.

Сопоставление показателей артериального давления, измеренных на фазах компрессии и декомпрессии, свидетельствует о том, что они не всегда совпадают. Этот факт отмечался еще проф. М.В.Яновским, затем детально исследовался Г.И. Косицким и Н.Н.Савицким ). Отличия показателей давления при компрессии и декомпрессии объясняются реакцией сосудов и окружающих тканей на сжатие. Это обстоятельство может быть поводом к созданию алгоритма, измеряющего давление на фазе компрессии и декомпрессии с последующим усреднением величин.

Расхождения результатов также имеют место и при исследованиях артериального давления звуковым и осцилляторным методами. (Здесь под понятием осцилляторный понимается метод, основанный на исследовании осцилляции давления в манжете). При аритмиях кривая давления становится случайным процессом и не отражает истинной величины АД.

Источник

Измерение артериального давления: алгоритм действий, приборы

Содержание статьи:

Для чего нужно измерять давление

Артериальное давление – сила крови, с которой она действует на стенки артерий и сосудов. Различают диастолическое (нижнее) и систолическое (верхнее) давление. Норма взрослого человека находится возле границ 120 на 80 мм рт.ст. Значительные отклонения от этих цифр нередко сигнализируют о появлении каких-либо заболеваний.

Скачки артериального давления увеличивают риск получения инфаркта, ишемии, инсульта.

Повышенные показатели могут наблюдаться при развитии следующих патологий:

• нарушения сердечного ритма;
• сосудистые заболевания;
• почечная недостаточность;
• эндокринные болезни;
• неврологические нарушения.

Пониженное давление вызывают: внутренние кровоизлияния, сердечная недостаточность, обостренная язва желудка, стресс, вегетососудистая дистония, депрессия.

Стоит отметить, что пониженные показатели могут быть индивидуальной особенностью организма. Однако повышенное давление практически всегда сигнализирует о проблемах в организме.

Чтобы точно узнать причины скачков, необходимо регулярно наблюдать за своим состоянием, проводить замеры, обследоваться у доктора.

Методы измерения давления

Для измерения артериального давления существует 2 типа манипуляций: прямой и непрямой. Прямой метод высокоточен, но физически травматичен. В стенку сердца или артерии вводится игла манометра. Трубка прибора заполнена противосвертывающим веществом. Писчик фиксирует колебания артериального давления в виде кривой. Методика применяется кардиохирургами, иногда в лабораторных условиях.

Непрямое измерение давления относится к неинвазивным способам. Замер проводится на периферических сосудах локтевого сгиба или запястья тонометром. Могут быть погрешности, зато аппаратом можно пользоваться в любых условиях.

Непрямая диагностика давления по типу используемой техники (механический, электронный) делится на аускультативный и осциллометрический варианты.

Аускультативный метод

Также известен как метод Короткова. Назван в честь своего изобретателя хирурга Н.С. Короткова. Используются механические тонометры. Манжету закрепляют на плече, накачивают ее воздухом через грушевидный баллон. Верхние и нижние границы давления определяют на слух с помощью фонендоскопа.

При наполнении манжеты поток крови в артерии блокируется, внешнее давление превышает систолическое, характерная звуковая пульсация прекращается. Постепенный спуск воздуха восстанавливает кровяное движение, вновь начинают прослушиваться тоны. Первый удар соответствует систалическому (верхнему) давлению, последний – диастолическому (нижнему).

Способ Короткова признан стандартным. Он имеет свои положительные и отрицательные стороны. Даже случайное движение руки не повлияет на результат. Однако есть риск неверно наложить манжету и фонендоскоп. Объективному определению показателей давления может помешать шум в помещении. Прибор состоит из множества деталей, в процессе его использования предполагается осуществление немалого количества манипуляций, поэтому правильному измерению давления нужно учиться.

Осциллометрический метод

Применяются электронные тонометры с автоматическим или полуавтоматическим управлением. Манжета крепится выше локтя или на запястье. В полном автомате воздух набирается и спускается самостоятельно. В полуавтомате необходимо использовать грушу. Показатели выводятся на табло без посторонней помощи на основе зарегистрированной пульсации.

К плюсам данного метода можно отнести быструю подготовку электронного аппарата к эксплуатации. Кроме того, для работы с ним не требуется специальных навыков, нет погрешности человеческого внимания, не важен шум в помещении.

Для того, чтобы показатели определились верно, рука во время измерения давления должна быть неподвижной. Также во время процедуры запрещается разговаривать.

Как правильно измерить давление

Максимально точный результат данной диагностики можно получить при соблюдении некоторых правил. Искаженные показатели не принесут необходимой информативности, могут привести пациента и доктора к ложному заключению.

Подготовка к процедуре

Артериальное давление рекомендовано измерять через час и более после фитнеса, курения. Кофе, чай, энергетические напитки, горячий душ или баня обязывают выждать 1,5-2 часа. Также следует повременить 15-20 мин. после приема пищи.

Мочевой пузырь и кишечник перед измерением давления желательно опорожнить.

Перед началом диагностики нужно посидеть или полежать в покое от 2 до 10 мин. Поза в процессе измерения должна быть расслабленной, сидя, ноги не скрещены, не напряжены. Манжету правильно поместить на руке на одном уровне с сердцем. Пациенту необходимо молчать.

Перед измерением давления рекомендуется проветрить комнату, обеспечить комфортный температурный режим воздуха.

Алгоритм измерения на механике

1. Приготовить прибор. Достать тонометр из упаковки, установить монометр на ровной поверхности, обеспечив хороший обзор циферблата. Расправить все трубочки.
2. Надеть манжету. Обернуть материал вокруг оголенного предплечья (на 2-3 см выше локтя). Застегнуть плотно, но не слишком туго.
3. Установить фонендоскоп. Поместить мембрану под манжету чуть выше локтевого сгиба (с внутренней стороны руки). Вставить в уши наушники.
4. Надуть манжету. Взять грушу в ладонь, плотно закрутить клапан по направлению часовой стрелки до упора. Быстрыми движениями сжимать грушу, пока манжета не заполнится воздухом, а стрелка монометра не дойдет до 180 мм рт.ст. На данном этапе может ощущаться легкое онемение руки из-за перекрытия кровотока в артерии.
5. Начать само измерение. Медленно приоткрывать клапан груши против часовой стрелки, постепенно спуская воздух. При этом необходимо следить за стрелкой циферблата и тоном в ушах. Первый услышанный удар произойдет на отметке систолического давления, последний – на цифре диастолического. Запомнить эти показатели.
6. Закончить процедуру. Как только удары в наушниках полностью прекратились, можно спустить остатки воздуха, снять манжету и фонендоскоп, убрать прибор.

Если прослушать показатели не удалось, в процессе измерения можно подкачать манжету еще раз. Более одного повтора манипуляции делать нельзя, т.к. это искажает данные.

Алгоритм измерения на электронике

1. Подготовка прибора. Поставить корпус тонометра на ровную поверхность, хорошо распрямить все трубки.
2. Подготовить руку. Снять часы, браслеты, закатать рукава.
3. Надеть манжету. Поместить ткань на предплечье выше локтя на 2 см.
4. Подготовка пациента. Занять расслабленную сидячую позу с прямыми ногами. Руку держать спокойно, лучше опереть на стол ладонью вверх. Замолчать, ровно подышать около 30 сек.
5. Измерение. Нажать кнопку пуска по инструкции. Манжета начнет надуваться, на экране появятся бегающие цифры. Не меняя положения, дождаться полного спуска воздуха и стабилизации показателей на мониторе.
6. Убрать прибор. Снять манжету, остановить работу аппарата.

При измерении наручным тонометром также следует снять украшения с руки, оголить кожу. Манжету надевают вверх дисплеем на 1 см выше кисти. Руку с прибором кладут вниз ладонью на противоположное плечо. Далее следует запуск, накачивание манжеты, появление показателей и спуск воздуха.

Для максимальной точности диагностику можно повторить через 15 мин.

Ошибки при измерении

Важное условие – не трогать мембрану фонендоскопа и манжету руками в процессе измерения. Пульс из придерживающих пальцев исказит показатели. Ткань между кожей и манжетой мешает восприимчивости мембраны.

Нельзя отклоняться от уровня сердца в положении манжеты, цифры получатся завышенными или заниженными. Такой же результат дадут слишком слабо либо туго застегнутая липучка, усталое состояние, сгорбленная спина, движение и разговоры пациента.

При использовании механического тонометра не следует выбирать округление показателей до 0 и 5. За правду берут только показанные по факту данные.

Трактовка показателей

Давление взрослого человека распределяется медиками следующим образом:

• оптимальное. 120 на 80 единиц и немного ниже;
• нормально допустимое. До 130 на 85;
• умеренно повышенное. До 139 на 89.

Цифры выше умеренно повышенной границы говорят о гипертонии.

Детское давление может иметь другие нормы в зависимости от возраста, их определяет врач.

Мониторинг давления

Мониторингом называют многократные измерения в течение определенного периода. Такая практика используется для подбора правильных лекарственных препаратов, контроля беременности, некоторых заболеваний. Врач может назначить диагностику через равные промежутки времени, в установленные часы, обязать вести дневник давления или носить умный тонометр с функцией памяти. Последний вариант дороже по цене, но удобен фиксацией более 100 показателей с датой и временем измерения без участия пациента.

Определение артериального давления с помощью приборов используется в быту и медицине повсеместно. Разные тонометры имеют свои погрешности и преимущества. Купить конкретный вид лучше после консультации наблюдающего врача с учетом ситуации.

Источник