5.1.1. Барометрический манометр с запаянным коленом

Так как на столб ртути в левом колене манометра фиг 5 2, кроме силы тяжести, никакие силы не действуют, а давление паров ртути в обоих коленах одинаково, то разность высот столбов ртути, т. е. высота h, является мерой давления газа р, которое действует на правый столб. Когда давление уменьшается до нуля, правый столб поднимается, а левый опускается так, что h становится равным нулю.

Теоретически наиболее низкое давление, которое можно измерять этим манометром, зависит от минимальной разности высот h, которую можно определить. На практике ввиду появления дополнительных погрешностей (например, разное поверхностное натяжение ртути в коленах манометра) измерения давления ниже нескольких тор становятся ненадежными.

Укороченный барометрический манометр

При измерениях форвакуумных давлений нет необходимости пользоваться барометрическим манометром с полной высотой колена (760 мм). В этих случаях применяется укороченный вакуумный манометр с U-образной трубкой (фиг. 5.3, а) или с коаксиальными трубками (фиг. 5.3,6).

При уменьшении измеряемого давления в определенном диапазоне, начиная от атмосферного, уровень ртути в барометре не изменяется; при дальнейшем уменьшении давления столб ртути в левом колене понижается (фиг. 5.3, а) и при р = 0 уровни ртути в обоих коленах выравниваются.

Для более точного отсчета разности уровней ртути часто применяют передвижную зеркальную шкалу.

Масляный барометрический манометр

В некоторых случаях ртуть заменяют специальным маслом (с низким давлением паров). Это позволяет избавиться от паров ртути и получить в 10—20 раз большую чувствительность вакуумного манометра (вследствие меньшей плотности масла; плотность масла составляет — 1 г•см-3, тогда как ртути 13,6 г•см-3). Однако существенным недостатком масла по сравнению со ртутью является смачивание им стекла, а возникающий при этом вогнутый мениск, а также медленное стекание масла по стенкам создают определенные трудности при отсчете уровня. Другим недостатком является значительное растворение газов и паров в масле; это влечет за собой необходимость регулярного откачивания газов из пространства в закрытом колене манометра (что связано с прогревом манометра под вакуумом) и требует применения дополнительных кранов и частых манипуляций с ними (фиг. 5.4).

Оптико-интерференционные методы измерения разности уровней жидкости

В некоторых случаях находят применение оптико-интерференционные методы измерения разности уровней жидкости (ртути или масла с низким давлением паров) в сообщающихся сосудах манометра. Над жидкостью, в одном из колен, создают как можно более низкое давление, а в другое колено вводят газ с измеряемым давлением.

Если на поверхностях жидкости в обоих коленах поместить зеркала, на которые направить два когерентных луча света (из одного источника), то интерференция после их отражения позволяет очень точно определить разность уровней жидкости, возникшую под действием измеряемого давления.

Манометры такого типа дают возможность измерять абсолютные давления ~ 10-6 Тор. Однако они чувствительны к сотрясениям и колебаниям температуры; поэтому обычно их применяют в лабораторных условиях.