Áp kế ống Bourdon biến áp suất thành chuyển động kim như thế nào?
Khám phá mở rộng – KHTN, phần Vật lý 8
Áp kế Bourdon dùng một ống kim loại cong, có tiết diện dẹt và một đầu kín. Khi áp suất bên trong tăng so với phía ngoài, ống biến dạng đàn hồi, đầu tự do dịch chuyển và cơ cấu liên kết làm kim quay. Kim chuyển động nhờ biến dạng, không phải vì khí phải chảy liên tục xuyên qua mặt số.
Một ống cong không chỉ là đường dẫn
Ở kiểu chữ C, một đầu nối với môi chất cần đo, đầu kia đóng kín nhưng có thể dịch chuyển. Tác dụng của chênh lệch áp suất làm tiết diện có xu hướng tròn hơn và thay đổi hình dạng toàn ống, khiến cung cong có xu hướng mở ra.
Độ dịch chuyển đầu ống khá nhỏ. Các thanh nối và cơ cấu bánh răng biến nó thành một góc quay dễ quan sát. Thang số được xây dựng theo quan hệ đo đã hiệu chuẩn, không phải bất kỳ ống cong nào gắn kim cũng đọc đúng áp suất.
Áp suất gây biến dạng rồi giữ trạng thái
Hình dung đồng hồ trên một đường ống đã đóng van. Nếu áp suất ổn định, kim vẫn có thể giữ số chỉ dù không có dòng chảy qua đồng hồ. Áp suất là trạng thái tác dụng lên thành ống; nó không đồng nghĩa với lưu lượng.
Đây là lý do phải phân biệt áp kế với đồng hồ nước. Thiết bị thứ hai theo dõi lượng nước đi qua; áp kế đang nhận lực phân bố lên một phần tử đàn hồi.
Kim cũng có giới hạn
Quan hệ giữa biến dạng và áp suất chỉ hữu ích trong miền làm việc của thiết kế. Quá tải, ăn mòn, rung hoặc cơ cấu kẹt có thể làm số chỉ không còn đáng tin. Hình dáng thang tròn không đảm bảo mọi đồng hồ đều có cùng khoảng đo.
Ống Bourdon cũng khác khí áp kế hộp: một bên dùng ống cong chịu chênh áp, bên kia dùng vỏ hộp có thể biến dạng. Chúng chung ý tưởng biến áp suất thành dịch chuyển nhưng khác bộ phận thực hiện.
Hiểu lầm: kim không quay thì chắc chắn trong ống không có áp suất. Số chỉ còn phụ thuộc mốc đo và tình trạng thiết bị.
Ghi nhớ: chênh áp làm ống đổi hình, đầu ống truyền dịch chuyển, bộ kim khuếch đại biểu diễn. Đây là một phép đo bằng đàn hồi.
Đọc thêm
- Khí áp kế hộp dùng một vỏ kim loại để nhận áp suất không khí ra sao?
- Ống chữ U đo chênh lệch áp suất bằng hai mực chất lỏng ra sao?