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无液气压计又称无液气压计，是一种测量气体压力的物理测量仪器。 主要用于物理实验教学和气象站测量大气压。 也常用于氧焊、消防等有关部门，测量密闭容器（如氧气瓶、氮气瓶、乙炔瓶和干粉灭火器等）内气体的压力。

中文名称：气箱气压计

外文名称：无液气压计

主题：大气科学

田哥亲自给大家示范：

田哥电话：18610813406，微信同号，

欢迎批评指正。

1.1 简介

无液气压计是以金属膜盒为传感元件，盒内接近真空的气压计。 利用弹性应力与大气压力平衡的原理，通过变形位移测量气压。 它的优点是便于携带和安装。 但由于金属膜片的弹性系数随温度变化，必须采取温度补偿措施； 空箱变形存在弹性滞后现象，在一定压力范围内，升压和降压变形曲线不重合。 以上两个因素使得无液气压计的测量精度低于水银气压计。 无液气压计是利用无液气压计的原理制作而成，是一种可以自动记录的气压计。

2.2 工作原理

无液气压计采用随大气压力变化而作轴向运动的真空波纹管作为传感元件，通过拉杆和传动机构带动指针指示当时当地的大气压力值，或内部气体的压力。与之相连的密闭容器。 价值。 具体工作过程是：当大气压力（或密闭容器内的气体压力）升高时，真空波纹管被压缩，带动传动机构使指针顺时针偏转一定角度，气压表读数增加； 当大气压（或密闭容器内的空气压力）降低时，真空波纹管膨胀，带动传动机构使指针逆时针偏转一定角度，气压表读数减小。

3.3 分类

无液气压计的分类主要是根据其真空波纹管的数量来确定：

(1) 普通型：采用1～2个真空波纹管感测大气压力，感测范围1060hPa～800hPa。

(2)高原型：采用4～5个真空波纹管感测大气压力，感测范围为1060hPa～500hPa。

大气压力是由重力对大气的作用产生的，你离地面越高，大气越稀薄，那里的大气压力就越低。 反之，大气压力越大。 可见大气压的变化与海拔高度有关，故高原型气压计按海拔高度分为A、B、C三种。 [1]

使用前应根据海拔高度确定气压计的型号。

如玉树州清水河气象局海拔高度为4417.5m，只能使用高原A型气压计。 如果错误使用B型或C型高原无液气压计，笔杆可能会到达最大下限而无法继续前进。 向下位移破坏了真空波纹管的真空度，使气压计不能正常工作。 因此，应根据仪器使用地点的海拔高度来确定高原无液气压计的型号。 [1]

4.4 如何使用

无液气压计的主要部件是金属真空盒，用波纹箔密封。 当空气的绝对静压发生变化时，片材向上或向下弯曲，弯曲变化量通过齿轮和杠杆的机械传动转换为表盘上指针的转动量气压表，可从表中读取拨号。 显示mmHg或mbar、kPa的数值，后壳上有一个小孔，里面有一个调节螺丝。 指针的位置可以通过用小夹子转动螺丝来调整。

水银气压计在使用前必须进行校准，即转动无液气压计的调节螺钉，使指针指向的读数与水银气压计的读数一致。 测量风向的某一点的绝对静压时，无液气压计的刻度盘必须与风向平行。 由于指针转动比较慢，读数前先用手指轻敲仪器几下，等指针稳定后再读读数，又由于真空箱的片材有一定的弯曲极限，读数有一定的偏差。一定范围内，一般为360至790mmHg（5×104-1.05×106Pa），在深矿中，可能会超过最大读数范围，此时指针停在最大读数位置，不再转动。

5.5 无液气压计的改进

1、传统无液气压计的缺点

传统的无液气压计（如j1012型）存在以下缺点：

⑴表盘上方的圆形载玻片为普通平板玻璃片，抗压抗震性能差，容易损坏，也降低了无液气压计的实际安全测量范围，大大缩短了使用寿命。

(2)受塑料外壳和圆形铝制表盘的遮挡，观察者无法清楚地看到无液气压计内部的整套传动机构，降低了仪器在物理实验教学中的直观性。

(3)无液气压计的安全测量范围(一般为80-106kPa)和允许温度范围(一般为-10℃-+40℃)没有直接标示在表盘上，也没有用醒目的红色加粗而绿色条块显示在表盘上作为警示，容易造成学生实验操作中的违规行为气压表，甚至引发人身伤害事故。

(4)没有水平调节装置，随意放置难以保证仪器处于水平状态，势必造成无液气压计读数误差。

(5)无液气压计仅用于测量大气压力或封闭气体的压力，功能过于单一，其潜在的应用功能没有得到充分的开发和利用。

2.无液气压计的改进

通过对无液气压计使用情况的反思、分析和评价，提出以下改进建议：

(1)材质和形状的改进

无液气压计的普通圆形载玻片和塑料外壳由透明度好、质地坚硬的钢化玻璃代替。 在造型上，两者合二为一，形成一体的球冠造型，可以提高乐器的性能。 优良的抗压和抗震强度，并能提高仪器的直观性。 透过玻璃钢外壳往里看，无液气压计的内部装置机构一目了然地呈现在观察者面前。

⑵表盘上的改进

将铝盘形表盘改为环形表盘。 当观察者将视线自上而下投向无液气压计时，其内部机制一览无余。 在表盘上清楚标示气压计的主要量程（如80-106kPa）和工作温度范围（一般-10℃-+40℃），上下刻度用红绿粗线行分别警告。 提醒用户测量时注意不要超限，可大大减少用户因超限而对气压计造成的损坏。

(3)增加气压计液位调节装置

在无液气压计底部安装三个可调底脚螺丝，排列成等边三角形。 在胶木板上安装气泡水平仪。 适当调整三个活动地脚螺丝，可使无液气压计处于水平状态，以减少仪表的读数误差。

3.无液气压计笔位移动

无液气压计（以下简称气压计）笔位移动是指在使用一段时间后，将笔尖显示的气压与笔校准后水银气压计的气压值进行比较气压计的尖端和水银气压计的气压值。 差距越来越大，修正值超出规定。 这时，气压计的笔位就需要重新校准，给气象预报员增加了麻烦，也给预报质量带来了隐患。 针对该问题，在气压计检定过程中，通过分析和实验，找到了造成笔位移动的主要原因和克服方法。

原因分析

气压表笔位移动主要是笔位调节螺丝松动造成的。 从气压计的机构来看，传感元件的空盒是双金属片的一端牢牢固定在仪表底部，一般不会松动； 传动结构的杠杆和连杆随着空箱压力的变化而变化。 升降时，传动机构的水平轴只能水平前后移动。 该分析也验证了测试结果。 具体原因是：

(1)仪器使用时间长，螺纹磨损松动；

(2)丝杆零件公差过大，丝杆与螺母间隙大；

(3)调节螺钉的材质为钢，固定支架的材质为铝或轻金属。 膨胀系数不一致。 随着季节和气候的变化，调节螺丝会松动。

克服笔移动的技巧

基于以上原因，主要是解决调节螺钉与支架螺纹之间松动的问题，要求拧紧一些，或者适当增加摩擦力。

(1)将纸或棉线放入调节螺钉的螺孔内。 方法是：用较薄较软的有韧性的书写纸，剪成长约2cm、底宽约0.3cm的三角形，将纸尖插入调节螺钉的螺孔内。 如果松动严重，请多插入。 稍微松一点，可以少插人，或者把棉线塞进螺丝孔，最后拧上调节螺丝，把笔位调到和站位气压一致。 此方法在4台仪器上进行测试，加纸垫后可消除笔位移动。

(2)调整螺丝的公用部位，滴上少许油漆，增加螺纹间的摩擦力，防止螺丝松动。 [2]

拓展应用

扩大无液气压计的实际应用

为了使无液气压计实现“一表多用”，我们应该多动脑筋，想办法充分发挥其潜在功能，扩大其应用范围。 示例如下：

测量地理高度

大气压值随地理高度而变化，有以下实验规律：

在海拔2000米以内，气压每升高12米，气压下降133帕。 例如山顶无液气压计测得的大气压值为88Kpa，则山顶海拔高度可按以下公式计算：

P0－P/133×12=(101.3－88)×103/133×12=1200（米）

其中，标准大气压P0=1.013×105Kpa。 无液气压计的环形刻度盘上标有每个大气压值对应的一系列高度值，而无液气压计可以直接读取测量地点的海拔高度，因此无液气压计成为高度计。

阴雨天气预报

气压与天气密切相关。 一般来说，晴天的气压比阴天的气压高，冬天的气压比夏天的气压高。 对于某个地方，如果用无液气压计测量该地区全年晴天和雨天的一系列气压值，并对这些数据进行分析，不难找出其变化规律晴天和雨天的大气压力。 利用这一规律，还可以更准确地预测该地区晴雨天气的变化。 因此，无液气压计理论上可以起到气压计的作用。

验证气体压力规律

气体压力的大小取决于气体分子的密度和平均动能，而气体分子的平均动能又与气体的温度有关。 利用无液气压计等仪器设备进行实验，不难发现气体仪表的变化规律。

(1)验证气体仪器尺寸与气体分子密度的关系

准备一个既能充气又能抽气的两用气泵。 首先，用充气嘴连接无液气压计的通气管，推动泵活塞充气数次。 随着气压计中气体的增加，气体分子的密度增加，可以看到气压计的指针指示增加，说明此时气压计中的气体压力也增加了。 然后更换气泵气嘴并与无液气压计的气管连接，慢慢推动气泵活塞进行气泵抽气。 随着气压计中的气体减少，气体分子密度降低，可以看到气压计的指针变小，表示此时的气压。 内部压力也降低。 需要特别强调的是，在上述实验中，无论是用气泵充气还是抽气，都要严格监控气压表的指针指示，不要超过无液气压计的上下限范围，否则会损坏。

(2)验证气体仪表与气体分子平均动能的关系

可以通过两个小实验来完成。

第一个实验是以空气中的无液气压计为研究对象，记录气压计指针的示值p1和温度t1； 然后将无液气压计放入冰箱，一段时间后，打开冰箱门快速读取，记录气压计的读数P2和温度t2，对比两次实验数据，不难发现：t1 >t2，P1>P2。 也就是说，随着温度升高，气体的平均动能反而增加，气体压力也增加。

实验二，用浸过热水和冷水的湿毛巾铺在无液气压计的钢化玻璃外壳上，用橡皮管夹住气压计的气管，指针指示和温度气压计分别记录。 并将它们进行比较，我们也可以得出与上述相同的结论。

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