Барометр-анероид: что это такое и как он работает?

С детства мы привыкли слышать про высокое или низкое атмосферное давление, но не понимали, как его определить, и почему оно высокое или низкое. В сегодняшней статье мы поближе познакомимся с прибором, назначение которого – решать задачу определения указанных параметров.

Барометр-анероид – это бытовой прибор, предназначенный для слежения за разностью давления атмосферы механическим способом. Это устройство очень чувствительно и способно показать разницу давления даже при подъёме на лифте. При наблюдении за его показателями можно заметить определённые изменения при смене погоды. Таким образом, можно предсказывать многие изменения: перед тем, как погода испортится, атмосферное давление уменьшается, а перед приходом ясного денька – увеличивается.

Перед снятием показаний с устройства необходимо учитывать высоту его расположения над уровнем моря. Чем выше находится прибор, тем меньше будет атмосферное давление. При подъёме на незначительную высоту показания будут сокращаться на 1 мм рт. ст. примерно каждые 12 метров подъёма.

У барометра-анероида есть один недостаток – это воздействие температуры воздуха на пружину. Разница температурных показаний заставляет металл сужаться при похолодании и расширяться от нагрева без изменения давления атмосферы. Чтобы сделать поправку на температуру, современные модели оснащаются термометрами-компенсаторами.

Состоит описываемый прибор из металлической круглой коробки, изготовленной из закалённой стали (иногда из никелевого серебра). Рёбра этой детали имеют гофрированное покрытие. Это необходимо для придания конструкции жёсткости, поскольку внутри создаётся сильно разряженная среда путём вакуумирования. В таких условиях постоянно находится обратная пружина и стрелки механизма.

При воздействии давления атмосферы на стенки прибора происходит сужение либо расширение. Во время такого сжимания верхняя площадка начинает прогибаться и тянуть закреплённую на ней пружинку вниз. В моменты уменьшения нагрузки верхняя половина площадки, наоборот, изгибается наверх и давит на пружину. К возвратной пружинной детали через возвращающий механизм закреплена стрелка, которая перемещается по шкале значений.

Для получения максимально точных показаний необходимо производить сравнения со значениями барометра из ртути. Существует 3 основных поправки на ртутный:

• по шкале, а именно на неодинаковое реагирование на различных зонах шкалы;
• по температуре – учитывается погрешность на физическое изменение металла при воздействии на него температуры;
• иные погрешности, которые обусловлены изменением эластичности и жёсткости металлических деталей со временем.

Разлиновка шкалы производится в соответствии со значениями барометра из ртути. Применив барометрическую формулу, можно рассчитать высоту, на которой находится прибор. Замеряя давление атмосферы в верхней и нижней измеряемой точке, удастся определить разницу по давлению и перевести её в метры. Этот способ измерения называется барометрическим нивелированием. Таким способом происходит вычисление высоты точки наблюдения в GPS устройствах.

Впервые этот прибор был описан в 1644 г. учёным из Италии Эванджелистом Торричелли. Этим приспособлением оказался первый барометр на ртути (жидкостный), измерения значений в котором производились в соответствии с высотой столба ртути. Схема такого приспособления очень проста. Стеклянный столб имеет запаянный верх, а его низ погружен в ёмкость со ртутью. Во время проведения эксперимента на улице была очень хорошая и ясная погода. Тогда столбик ртути замер на высоте в 760 мм, что впоследствии и было принято за оптимальный показатель.

Ртутные модели применяются в наше время на метеорологических станциях, поскольку имеют высокую точность, а вместе с ней недостатки в виде небезопасности, хрупкости конструкции и громоздкости.

В 1844 г. инженер из Франции Люсьен Види, основываясь на работах физика и математика Готфрида Вильгельма Лейбница из Германии, создал другой тип барометра, работающего без жидкостей. В дальнейшем этот «безжидкостный» прибор получил название барометр-анероид.

Существует 4 вида подобных устройств:

• жидкостный – в этом приборе применяется принцип выравнивания массы столба жидкости с окружающим его давлением;
• ртутный – замер давления атмосферы происходит благодаря высоте столба ртути с прикреплённой к нему шкалой;
• барометр-анероид – приспособление функционирует по принципу изменений размера коробки с разряженной средой внутри, под влиянием давления атмосферы изменяется её размер;
• электронный барометр – этот подвид барометра использует преобразования изменений коробки барометра-анероида в цифровой сигнал либо при помощи тензопреобразователя, который очень чувствителен, и изменение давления атмосферы воспринимается как деформация, а также изменение сопротивления.

Рассмотрим модели барометров-анероидов.

• БАММ-1. Это устройство предназначено для замера атмосферного воздействия, находясь на земле и в помещениях. Этот вид внесён в Госреестр измерительных приборов и может применяться для проверки рабочих мест.

• М-67. Прибор имеет более точные показания, а при своих конструктивных особенностях температурный диапазон работы составляет от -10 до +50 С.

• М-110. Этот барометр предназначен для промышленного применения.

• ББ-0.5М. Бытовой прибор, предназначенный для размещения на стене, хорошо подходит метеозависимым людям для слежения за изменением давления атмосферы.

• БР-52. Школьный барометр-анероид, устроен таким образом, что позволяет использовать его для опытов.

При снятии показаний с описываемого прибора необходимо понимать, что он не даёт 100% гарантии в изменении погоды или в количестве выпавших осадков. Он не покажет, какой атмосферный фронт пришёл на проверяемую территорию. Метеорологи применяют много дополнительных приборов и снимков для определения погоды.

Сам прибор даёт только представление о том, в какую сторону будут изменяться погодные условия. Он покажет, будет ли погода переменчива в худшую либо в лучшую сторону. Устройство необходимо метеозависимым людям для контроля собственного самочувствия:

• в холодный зимний сезон при понижении давления можно ждать заморозков, а при повышении ожидается потепление и возможное выпадение снега;
• в летнее время повышение давления свидетельствует о приближении жарких и сухих дней, а снижение предупреждает о приближении дождя.

Скорость изменения значений тоже расценивается как наиболее вероятное изменение погоды. А когда давление уменьшается постепенно, тогда в течение суток будет ухудшение погоды. Возможен ветер и осадки. Если стрелка резко упала, следует ожидать сильный ветер и проливной дождь с грозой.

Резкое падение стрелки ещё может сказать о его начале примерно через 2 часа. Когда стрелка замерла и держится на определённом уровне, тогда можно рассчитывать на уменьшение ветра и прекращение осадков.

Чтоб правильно понимать показания прибора, нужно постоянно следить за ним. При хорошей погоде снимать все значения можно 2 раза в день, а в непогоду нужно контролировать устройство каждые 2–3 часа.

После появления электронного барометра необходимость в его настройке отпала, но на рынке все ещё остаются классические варианты с необходимостью регулярной подстройки.

Рассмотрим краткую инструкцию, как настроить барометр-анероид дома.

• Подстроить механический барометр несложно – для этого нужно знать величину давления, которое имеется в конкретной местности в конкретное время. Это можно узнать на сайте ближайшей метеостанции, посмотрев или прослушав сводки погоды после новостей по радио или телевидению.
• Имея точные показания ртутного барометра, возможно провести сравнение его показаний и показаний своего прибора.
• Если показания разнятся, то необходимо откалибровать ваш прибор. Для этого найдите на задней части устройства регулировочный винт, постепенно путём закручивания или выкручивания винта выставите нужные показания.
• Если на вашем устройстве отсутствует регулировочный винт, значит, производитель этого прибора использовал иной способ настройки — поворотом циферблата относительно стрелок.

Ознакомиться со способом настройки своего прибора вы сможете в руководстве по эксплуатации, где в деталях описана настройка и калибровка устройства.

О том, как устроен и действует барометр-анероид, вы можете узнать ниже.