第四节 压强量测

一、测压管

测压管是一根内径不小于1cm的直玻璃管，一端连接在要量测压强的容器壁上，另一端开口，和大气相通，如图1-4-1所示。如果A点的压强大于大气压强，测压管液面将上升，只要设置适当的标尺，测出测压管中自由液面在A点水平面以上的高度h，A点的相对压强即可求出。即

式中：h为压强水头或压强高度；ρ为测压管内液体的密度。

为了提高量测较小压强值的精度，可将测压管倾斜放置，如图1-4-2所示，此时标尺的读数不是h而是l，l值随着倾角α减小而放大，因此可提高测量精度，其计算式为

图1-4-1 测压管垂直放置

图1-4-2 测压管倾斜放置

二、比压计

1.水银比压计

为了测量较大的压强差，常用水银比压计。如图1-4-3所示，其中A、B两处的液体密度为ρ，水银的密度为ρ_m。A、B两处的测管水头差为

如果A、B同高，则

由此可见，对于同样的压差，如用水比压计，读数为h，如采用水银比压计时，其读数为h_m，有_ρgh=（_ρm-ρ^）gh_m，。

比压计中所充的液体必须具备如下条件：不粘管壁、使管内液面清晰易读，与被测液体不能混合，不腐蚀管壁和所接触的物体，受温度影响极小，化学性能稳定，不易蒸发。

2.水比压计

比压计是将两根或两根以上的测压管并排放在一起，顶部相连通并加小阀门而成。根据情况可造成p₀>p_a或p₀<p_a的条件。对于选定的任一基准面来说，各管的液面差就是测管水头差。如图1-4-4所示，就是一个接在管道上A、B两点间的水比压计。如p₀>p_a，两根管表面压强p₀大于大气压p_a的部分所折合成的液柱高度（p_a-p₀）/ρg，对于A、B两点来说是相同的，因此A和B的测管水头差就是液面差h：

当忽略空气柱的重量时，则有

图1-4-3 水银比压计

图1-4-4 水比压计

所以

如果管是水平放置，也就是A、B位置相同，即z_A-z_B=0时，则测压管水头差h就是压强差。

3.微压计

在量测较小的压强时，最常用的是斜管式微压计。其工作原理如图1-4-5所示，结构图见1-4-6所示。

图1-4-5 微压计工作原理示意图

图1-4-6 斜管式微压计结构图

1—底盘；2—水准器；3—弧形支架；4—宽广容器；5—零位调节旋钮；6—倾斜测压管；7—定位螺丝；8—多向阀门；9—倾角系数指示

式中：l为斜管的标尺读数；α为斜管的倾角，不同倾角的比值系数刻在弧形支架上。

设F₁和F₂分别为倾斜测压管和宽广容器的截面积。由于液柱的变化，两容器中的液体体积变化相等，即

整理后可得

式中：p为所测压强；ρ为工作液体的密度。

为了减少读数误差，在斜管微压计中常采用附加的光学精读装置，可使读数的绝对误差减少至0.05mm左右。