Приборы для измерения и регистрации атмосферного давления

Атмосферное давление измеряется:

1) ртутными барометрами (по устройству сосудов, наполняемых ртутью, они делятся на три вида: чашечные, сифонные и сифонно-чашечные),

2) барометрами-анероидами,

3) гипсометрами (гипсотермометрами, термобарометрами),

4) манометрами,

5) микробарометрами.

Из их числа наиболее распространены и используются:

а) барометры станционные чашечные ртутные ,

б) барометр-анероид для наблюдений в наземных условиях,

Атмосферное давление регистрируется барографами.

Наиболее точными являются ртутные барометры, и наблюдения по барометру-анероиду проводятся только в том случае, если нет возможности работать с ртутным барометром. Барограф, как и любой самопишущий прибор, принадлежит к числу относительных приборов, поэтому его показания сравниваются с показаниями ртутного барометра. Сифонно-чашечные ртутные барометры используются в качестве инспекторских (для сверки с показаниями чашечных барометров) (ИР) и контрольных (образцовых при сравнении с ними чашечных и инспекторских барометров) (КР). Ртутные манометры и некоторые разновидности анероидов, помимо измерения атмосферного давления, применяются для измерения давления в барокамерах и вакуумных установках, микробарометры предназначены для измерения давления при барометрическом нивелировании.

Правила установки приборов

Ртутный барометр устанавливается в помещении в таком месте, чтобы не испытывал резких колебаний температуры. Для его размещения на капитальную стену внутри помещения навешивается специальный двухстворчатый шкафчик треугольной формы. В заднюю стенку шкафчика, вверху, ввинчивается болт, на который и подвешивается барометр за специальное кольцо, прикреплённое к верхней части металлического цилиндра-оправы. Для того чтобы при наблюдениях конец столбика ртути был хорошо виден, задняя стенка шкафчика покрывается матовым стеклом или на неё против прореза оправы наклеивается лист белой бумаги. В тёмное время суток при снятии показаний задняя стенка шкафчика освещается фонарём или электролампой. После отсчёта фонарь немедленно выключается, чтобы избежать нагревания ртути и, соответственно, искажения показаний прибора.

Барометр-анероид на метеостанции устанавливается строго горизонтально в психрометрической будке или на специальной полочке в рабочем помещении самой станции, в футляре, который снимается только при проведении наблюдений.

Барограф устанавливается рядом с барометром на специальной полке в помещении метеостанции.

Методика проведения наблюдений

При снятии показаний с ртутного барометра сначала определяют температуру прибора (с точностью до 0,1°С) по термометру-атташе («термометру при барометре»), так как присутствие человека около барометра может повлиять на температуру. Затем осторожно постукивают по оправе барометра (чтобы мениск ртути принял выпуклую форму), делают наводку нониуса (по обе стороны от выпуклости мениска должны оставаться равные просветы) и производят отсчёт по вершине мениска высоты столбика ртути. Глаз наблюдателя должен находиться строго на линии вершины мениска ртути!

Отсчёты по барометру требуют введения следующих поправок:

1) инструментальная – зависит от качества изготовления прибора; берётся из поверочного свидетельства (сертификата, паспорта, аттестата прибора), которое прилагается к барометру. Необходимо иметь ввиду, что у термометра при барометре также есть инструментальная поправка, указываемая в сертификате, которую необходимо ввести в отсчёт по термометру.

2) поправка на температуру – позволяет исключить влияние температуры окружающего воздуха на показания барометров, сделав их сравнимыми между собой. Принято приводить показания барометров к 0 °С, для чего из специальной таблицы в паспорте прибора выбираются значения поправки, в зависимости от величин температуры и давления. При положительных температурах величину поправки надо вычесть из отчёта, при отрицательных – прибавить;

3) поправка на силу тяжести (приведение к нормальной силе тяжести, т. е. ускорению силы тяжести на широте 45° с.) – является двусоставной и включает в себя а) поправку на широту места и б) поправку на высоту над уровнем моря. Поправка на широту места вводится потому, что вес тела вообще и вес ртутного столбика в частности изменяется с географической широтой в зависимости от изменения направления силы тяжести, которая уменьшается по мере приближения к экватору и увеличивается при продвижении к полюсам. Принято приводить показания ртутного барометра к напряжению силы тяжести на широте 45°. Эта поправка также берётся из специальной таблицы. Поправка на силу тяжести в зависимости от высоты места вводится потому, что сила тяжести по мере поднятия над уровнем моря уменьшается. Поэтому высота ртутного столба при одном и том же внешнем давлении будет неодинакова: по мере поднятия вверх, ввиду уменьшения силы тяжести, она будет увеличиваться. Однако это увеличение невелико, и поправка достигает 0,1 гПа только на высоте 400 м.

Поправки к показаниям барометра вводятся по заранее рассчитанным таблицам с учетом результатов его систематической проверки.

Наблюдения по барометру-анероиду начинают с отсчёта температуры по термометру на циферблате, с точностью до десятых долей градуса. Затем необходимо слегка постучать пальцем по стеклу циферблата для преодоления сил трения в системе рычагов, после этого сделать отсчёт положения стрелки по шкале анероида.

Правила измерения и вычисления давления по барометру-анероиду:

1. Открыть футляр, отсчитать показания термометра при анероиде с точностью до 0,1 °С.

2. Слегка постучать по стеклу анероида для преодоления трения в передаточном рычажном механизме.

3. Отсчитать положение стрелки относительно шкалы с точностью до 0,1 деления шкалы.

4. Найти по поверочному свидетельству шкаловую, температурную и добавочную поправки с соответствующим знаком «+» или «-» .

5. Поправки суммировать алгебраически, ввести в результат отсчета и записать исправленные показания в Па и гПа.

6. Результаты наблюдений по анероиду записать в таблицу.

Поправки. Шкаловая поправка учитывает инструментальную неточность работы самого прибора, поэтому на различных участках шкалы она может быть разной. В поверочном свидетельстве шкаловые поправки приводятся через каждые 1000 Па. Для промежуточных показаний поправку определяют путем интерполяции двух соседних поправок.

Температурная поправка учитывает влияние температуры. При одинаковом давлении, но разной температуре прибора, показания анероида могут быть разными, т. к. с изменением температуры упругость анероидных коробок не остается постоянной. Чтобы исключить влияние температуры, показания анероида приводятся к 0 °С. Для этой цели дается температурный коэффициент k на 1 °С. Для получения температурной поправки его надо умножить на температуру прибора.

Добавочная поправка учитывает остаточную деформацию (гистерезис) коробок. Эта поправка меняется во времени, поэтому барометр-анероид должен поверяться не реже одного раза в 6 месяцев.

Анероид – прибор относительной точности, поэтому его показания необходимо сравнивать с показаниями ртутного барометра.

Для непрерывной записи атмосферного давления используется суточный (реже недельный) барограф. Лента барографа соответствующим образом подписывается до установки и после снятия (дата и время установки/снятия, название метеостанции, кто устанавливал/снимал с росписью) и в последующем обрабатывается. Смена лент и завод часового механизма производится в строго определённое время. При установке/снятии ленты и заводе часов перо необходимо с помощью арретира отводить от барабана.

Смену лент производят в следующем порядке:

1.Написав на обороте чистой ленты название пункта, год, месяц и число, открывают крышку футляра и, заметив время по часам, делают пером метку на записи ленты.

2.Действуя рычагом, отодвигают перо от барабана.

3.Снимают барабан с центральной оси, поднимая его кверху.

4.Записывают в верхнем углу конца ленты время с точностью до минуты, когда сделана метка, и снимают с барабана ленту.

5.Заводят часовой механизм, вращая ключ против часовой стрелки. Часы с недельным оборотом достаточно заводить раз в неделю; при суточном обороте часы заводят 2 раза в неделю.

6.Накладывают на цилиндр новую ленту, при этом следует придерживаться указаний на концах ленты: левый край должен находить на правый как раз в том месте, где вставляется пружинная пластинка. Лента должна плотно прилипать к поверхности барабана, так, чтобы нижний край ленты доходил вплотную до выступа нижнего основания, и горизонтальные линии на обоих концах ленты были продолжением одна другой.

7.Отмечают карандашом в верхнем углу время наложения ленты с точностью до минуты.

8.Устанавливают барабан на ось, соблюдая осторожность в момент сцепления зубчатых колес, и поворачивают его так, чтобы положение пера на ленте соответствовало времени установки.

9.Проверяют наличие чернил в пере и в случае необходимости добавляют их.

10.Придвигают вертикальный стержень так, чтобы перо прикоснулось к ленте. Затем закрывают крышку прибора.