气压计的使用

一、 福廷式气压计

1. 结构原理

福廷式气压计是一种单管真空汞压力计， 其结构如图1.14所示， 它是以汞柱来平衡大气压力。

福廷式气压计主要结构是一根长90cm、 上端封闭的玻璃管， 管中盛有汞， 并且倒插入下部汞槽内。 玻璃管中汞面上不是真空， 汞槽下部用羚羊皮袋作为汞储槽， 它与大气相通，但又不会使汞漏出。 在玻璃管底部有一调节螺旋， 可用来调节汞面的高度。 象牙针的尖端是黄铜标尺刻度的零点， 利用黄铜标尺的游标尺， 读数的精密度可达0.1mm或0.05mm。

从以上可看出， 当大气压力与汞槽内的汞面作用达到平衡时， 汞就会在玻璃管内上升到一定高度， 通常测量汞的高度就可确定大气压力的数值。

2. 气压计的使用方法

（1） 铅直调节

福廷式气压计必须垂直放置。

（2） 调节汞槽内的汞面高度

慢慢旋转底部的汞面调节螺旋， 使汞槽内的汞面升高， 直到汞面恰好与象牙针尖接触，然后轻轻扣动铜管， 使玻璃管上部汞的弯曲正常， 这时象牙针与汞面的接触不再变动， 如图1.15所示。

图1.14 福廷式气压计结构示意图

图1.15 气压计底部汞面调节

（3） 调节游标尺

转动游标尺调节螺旋， 使游标尺的下边沿与管中汞柱的凸面相切， 这时视线和游标尺前后的两个下沿边应在同一水平面， 如图1.16所示。

图1.16 标尺位置的调节示意图

（a） 正视； （b） 侧视

（4） 读数

游标尺的零线在标尺上所指的刻度为大气压力的整数部分 （mm或k Pa）， 再从游标尺上找出一根与标尺某一刻度相吻合的刻度线， 此游标刻度线上的数值即为大气压力的小数部分， 如图1.17所示。

图1.17 气压计的读数

（5） 整理工作

向下转动汞槽液面调节螺旋， 使汞面离开象牙针， 记下气压计上附属温度计的温度读数， 并从所附的仪器校正卡片上读取该气压计的仪器误差。

3. 气压计读数的校正

当气压计的汞柱与大气压相平衡时，则p大气＝g·d·h。但汞的密度d与温度有关，重力加速度g随测量地点而异，因此规定以温度为0℃，重力加速度g＝9.80665m／s2条件下的汞柱为标准来度量大气压力，此时汞的密度d＝13.5951g／cm3。凡是不符上述规定所读得的大气压值， 均应进行读数校正。 除仪器误差校正外， 在精密的测量工作中还必须进行温度、 纬度和海拔高度的校正。

（1） 仪器误差校正

由汞的表面张力引起的误差、 汞柱上方残余气体的影响， 以及压力计制作时的误差， 在出厂时都已做了校正。 在使用时， 由气压计上读得的数值， 首先应按制造厂所附的仪器误差校正卡上的校正值ΔK进行校正。

（2） 温度校正

在对气压计进行温度校正时， 除了考虑汞的密度随温度的变化外， 还要考虑标尺随温度的线性膨胀。

（3） 纬度和海拔高度的校正

国际上用水银气压计测定大气压力时，均以纬度45°的海平面上重力加速度9.80665m／s2标为准， 而实验中各地区纬度不同， 海拔高度不同， 则重力加速度值也就不同， 所以要做纬度和海拔高度的校正。

二、 空盒气压计的工作原理和使用方法

空盒气压计的主要部件是一个金属真空盒， 用皱纹薄片密封。 当空气的绝对静压发生变化时， 薄片随即向上或向下弯曲。 使用时， 用齿轮和杠杆的机械传动作用把这种弯曲变化量转变为指针在刻度盘上的转动量， 从刻度盘上读出mm Hg或mbar、 k Pa的数值。 气压计背面外壳上有一小孔， 内装一个调整螺旋， 用小卡子转动这螺旋， 就能调整指针的位置。

使用空盒气压计前需用水银气压计进行校正， 即转动空盒气压计的调整螺旋， 使指针所指的读数和水银气压计的读数一致。 测量风流方向中某点的绝对静压时， 需使空盒气压计的刻度盘平行于风流的方向。 因指针转动比较迟缓， 读数之前， 用手指轻击几下仪器， 待指针稳定后再读取读数。 又因真空盒的薄片有一定的弯曲极限， 所以读数有一定的范围，一般在360～790mm Hg（5×104～1.05×106Pa） 之间。在较深的矿井内，气压可能超出其最大读数范围， 这时指针停在最大读数的位置， 不再转动。